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生物催化人工光合作用將光催化和氧化還原生物催化相結(jié)合，利用太陽(yáng)能合成增值化學(xué)品。然而，由于具有挑戰(zhàn)性的水氧化動(dòng)力學(xué)，這種受自然啟發(fā)的方法的反應(yīng)速度緩慢。

基于此，韓國(guó)高等科學(xué)技術(shù)學(xué)院（KAIST）Chan Beum Park（通訊作者）等人報(bào)道了一種太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的生物催化光電化學(xué)（BPEC）系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用不可回收的真實(shí)世界聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）微塑料作為電子原料，通過(guò)光電催化和氧化還原生物轉(zhuǎn)化的結(jié)合，包括C-H鍵的氧官能化、還原C=O鍵的胺化和C=C鍵的反式加氫。

BPEC系統(tǒng)包括三個(gè)組件：

（1）摻雜鋯（Zr）的赤鐵礦（Zr: α-Fe₂O₃）光陽(yáng)極從消費(fèi)后商業(yè)PET廢料中獲得的水解PET溶液中提取電子；

（2）碳纖維紙（CFP）或蒽醌-2-羧酸錨定CFP（AQC/CFP）陰極分別生成1, 4-二氫煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）或H₂O₂；

（3）一種氧化還原酶，例如NADH依賴性L-谷氨酸脫氫酶（GDH）、老黃酶（OYE）的NADH依賴性烯還原酶或H₂O₂依賴性非特異性過(guò)氧化酶（UPO），以驅(qū)動(dòng)合成反應(yīng)。

此外，Zr: α-Fe₂O_3?|CFP基系統(tǒng)對(duì)其他酶底物表現(xiàn)出廣泛的適用性，并且對(duì)362000（UPO）、144000（GDH）和1300（OYE）顯示出較高的總周轉(zhuǎn)數(shù)（TTN），超過(guò)了現(xiàn)有的使用水作為電子原料的BPEC系統(tǒng)。該工作提出了一種光電催化方法，用于將環(huán)境修復(fù)和生物催化光合作用整合到可持續(xù)的太陽(yáng)能化學(xué)合成中。

Photoelectrocatalytic biosynthesis fuelled by microplastics. Nat. Synth., 2022, DOI: 10.1038/s44160-022-00153-x.

https://doi.org/10.1038/s44160-022-00153-x.

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