可见光驱动的二氧化碳光还原反应，该过程借助还原型甲基紫罗兰素（Reduced Methyl Viologen）进行催化，同时使用MIL-125-NH2作为光捕获剂及固定化FDH（Formyldehydrogenase）的支架

《ChemCatChem》：Visible-Light-Driven CO2 Photoreduction Assisted by Reduced Methyl Viologen Using MIL-125-NH2 as a Light Harvester and Scaffold for FDH Immobilization

MOFs-酶复合体通过可见光驱动无需NADH的CO2还原为甲酸，pH调控影响酶负载与活性，光还原甲基 viologen（MV+●）提升电子传递效率。

　　

摘要

金属有机框架（MOFs）与酶的复合材料是通过二氧化碳（CO₂）还原实现能源生产和减缓气候变化的有前景的催化剂。然而，许多生物催化剂受到其对还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）作为辅因子的依赖性的限制。在这里，我们报道了一种简单的系统，该系统使用吸附在MIL-125-NH₂上的甲酸脱氢酶（FDH），能够在无需NADH的情况下通过可见光驱动甲酸（HCOOH）的生成。MOF既作为支撑结构，也作为光活性材料，在中性pH下实现了3.84%（w/w）的最大酶负载量。当在470纳米处激发并使用三乙醇胺（TEOA）作为电子供体时，该系统产生了134.9 μmol HCOOH g_FDH^?1 h^?1的产率。当使用光还原型甲基紫罗兰素（MV^+●时，产率增加到655 μmol HCOOH g_FDH^?1 h^?1，后者传递电子的效率比NADH高10.8倍。pH值显著影响酶的负载量和活性；虽然较低的pH值可以增加负载量，但会导致酶的不可逆失活。通过在pH 7.0时固定FDH，并在pH 8.0下进行反应，获得了最佳结果，4小时内产生了2005 μmol HCOOH g_FDH^?1的产率。在酸性介质中活性降低的原因被认为是TEOA和MV^+●的质子化，而不是酶的变性，这表明MOF支架具有保护作用。这些结果强调了pH调节是优化MOF-酶系统催化效率的关键因素。

图形摘要

一种简单的MIL-125-NH₂/FDH（钛羧酸金属有机框架/甲酸脱氢酶）生物复合材料能够高效地利用光驱动二氧化碳（CO₂）转化为甲酸（HCOOH），可以使用还原型甲基紫罗兰素（MV^+●）作为人工辅因子，甚至无需电子媒介。最佳催化活性（4小时内产生2005 μmol HCOOH g_FDH^?1）出现在pH 8.0时；而较低的pH值虽然增加了酶的负载量，但会导致FDH的不可逆失活。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。