将二氧化碳转化为燃料，糖类，药品等高值产品，为我们提供了利用二氧化碳的机会。电催化二氧化碳生产多碳产物一直存在选择性低、电流密度低以及缺乏高效催化剂的问题。相比之下，生物反应以其温和的条件、高选择性和可设计的代谢途径而广泛应用于二氧化碳还原、C-C偶联和碳链延长，但效率低下。因此，电-酶耦合有望发挥二者的优势，成为高效转化二氧化碳为多碳产物的方案。

近期，我团队张锁江院士、黄玉红研究员等开发了电催化辅酶再生-多酶级联催化耦合体系，将二氧化碳活化转化为乙二醇。其中，电催化辅酶再生的法拉第效率可达82.9%，乙二醇产率达0.025mM h-1。该团队自主开发了一种高效脱氢酶（PaFDH）并结合BmFADH，PpGALS，GoADH打通了二氧化碳到乙二醇体外代谢路径。

采用氢键有机框架材料（HOF）进行混合酶的共固定，固定量可达到990 mg enzyme/g HOF，远超其他多孔框架材料，同时极大地保留了酶的空间构象和活性。为提高酶催化效率，设计制备了铑接枝碳毡电极进行辅酶再生，其再生效率在较宽pH范围内均可达到0.737 mM h-1。将电催化辅酶再生与多酶级联耦合，二氧化碳转化效率是酶反应的9.3倍。该研究为电-酶耦合高效转化二氧化碳提供了新的策略。

电辅酶再生-多酶级联催化耦合体系示意图

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202407204

文章信息：Li-kun Luan, Ying-fang Zhang, Xiu-ling Ji, Bo-xia Guo, Shao-yu Song, Yu-hong Huang⁕, Suo-jiang Zhang⁕. Electro-Driven Multi-Enzymatic Cascade Conversion of CO2 to Ethylene Glycol in Nano-Reactor. Adv Sci (Weinh) 2024, e2407204. DOI: 10.1002/advs.202407204.