熊宇杰/周顺桂Nature Commun.：实现生物-非生物界面超高选择性甲烷合成！

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产甲烷菌与半导体的整合是可持续太阳能驱动制取甲烷的有效方法。然而，半导体产生 H ₂ 的速度大大超过甲烷代谢，导致大量的 H ₂ 成为副产物。

近日， 中科大熊宇杰教授，福建农林大学 周顺桂 报道了使用镍 - 铜（ Ni-Cu ）合金作为二元活性位点，将其纳入 M. b 和硫化镉（ CdS ）纳米颗粒之间的界面，设计了一种 M. b-NiCu@CdS 生物 - 非生物混合系统来应对这一挑战。

本文要点

要点1.  由于 Ni 和 Cu 的功函数和与 H 原子的结合强度合适，因此选择它们进行界面工程。精心设计的混合体系展示了从半导体到二元活性位点和最终到古菌的显著增强的 H ₂ 和电子流，并与 CO ₂ 结合进行甲烷生成。

要点2.  实验结果显示， M. b-NiCu@CdS 的 CH4 选择性接近 100% ，反应速率为 79.38±2.83 μmol g _cat ^{- 1} h ^{- 1} ，量子产率为 12.41±0.16% 。

因此，这项工作为混合光催化系统中利用元素和电子流的生物 - 非生物界面设计提供了重要的见解，并为实现二氧化碳的可持续和可扩展转化为具有超高产品选择性的生物燃料开辟了道路。

Ye, J., Wang, C., Gao, C. et al. Solar-driven methanogenesis with ultrahigh selectivity by turning down H ₂ production at biotic-abiotic interface. Nat Commun 13, 6612 (2022).

DOI ： 10.1038/s41467-022-34423-1

https://doi.org/10.1038/s41467-022-34423-1

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