Metal Hydride-Embedded Titania Coating to Coordinate Electron Transfer and Enzyme Protection in Photo-enzymatic Catalysis

化学 醇脱氢酶 催化作用 光催化 电子转移 光化学 甲醇 氧化还原 氢化物 酶催化 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 组合化学 无机化学 金属 有机化学 NAD+激酶
作者
Shaohua Zhang,Yishan Zhang,Yu Chen,Dong Yang,Shihao Li,Yizhou Wu,Yiying Sun,Yuqing Cheng,Jiafu Shi,Zhongyi Jiang
出处
期刊:ACS Catalysis [American Chemical Society]
卷期号:11 (1): 476-483 被引量:47
标识
DOI:10.1021/acscatal.0c04462
摘要

Albeit that photo-enzymatic catalysis has sparked more and more attention, its efficiency is restricted by lower electron transfer and poor compatibility between the natural enzyme and synthetic photocatalyst. Herein, a metal hydride-embedded titania (MH/TiO2) coating is engineered on graphitic carbon nitride (GCN) to coordinate electron transfer and enzyme protection for photo-enzymatic alcohol production. The MH/TiO2 coating plays two vital roles: (1) protecting alcohol dehydrogenase (ADH) from deactivation by the GCN core and MH in the coating and (2) permitting electron transfer from GCN to nicotinamide adenine dinucleotide (NAD+) and then to formaldehyde catalyzed by ADH. The coordinated photo-enzymatic system could produce methanol at a rate of 1.78 ± 0.21 μmol min–1 mg(ADH)−1, which is 420% higher than that of the system composed of ADH and GCN without the coating. Moreover, the coordinated system could continuously produce methanol for at least three light–dark cycles, while the system composed of GCN and ADH is completely deactivated after one light–dark cycle. Our study unveils the potential of redox-active mineral coating in coordinating synthetic and biological modules for solar chemical conversion.
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