聚苯胺促进的光系统II在反蛋白石结构CeO2上的直接电子转移

《Nano Letters》：Polyaniline-Facilitated Direct Electron Transfer from Photosystem II on Inverse-Opal CeO2

半人工光合作用通过集成天然PSII酶与人工电极实现光能转化，采用PANI电沉积在逆多孔CeO?支架上优化PSII分布与电荷转移，形成Z型异质结结构，使氧产率提升76%。

　　

将天然的光系统II（PSII，唯一能够氧化水的酶）与人工电极结合，可以实现半人工光合作用以转换太阳能。其中一个关键挑战是实现PSII的均匀分布并确保高效的电荷转移。在这里，我们直接在电极上生长出反蛋白石结构的CeO₂（IO-CeO₂）支架，并利用聚苯胺（PANI）的电沉积技术来促进PSII的附着。PANI中间层改善了PSII在IO-CeO₂上的负载和排列，拓宽了可见光的吸收范围，并建立了Z型/II型串联异质结结构，从而增强了光生电子的转移效率，使得直接电子转移系统中的光电流达到5.9 ± 0.1 μA cm^–2。一个面积为9 cm²的PSII-PANI2-IO-CeO₂光阳极在1000分钟后产生了12.3 ± 0.1 μmol的O₂，比单独使用PANI2-IO-CeO₂时的产量提高了76%。这种方法为高效生物界面工程提供了简单的设计规则，可以应用于其他生物混合系统中。