近日，中科院深圳先進技術研究院王博副研究員、江蘇大學姜志鋒教授、香港中文大學Po Keung Wong教授在國際頂級能源類學術期刊《Advanced Energy Materials》（IF: 25.245）在線發表了文章“Interfacing iodine-doped hydrothermally carbonized carbon with Escherichia coli through an “add-on” mode for enhanced light-driven hydrogen production”。構建了一套簡易高效的有機半導體材料 “外掛式”賦能大腸桿菌光驅動產氫體系。香港中文大學博士研究生肖可蒙為該文第一作者。
由于能源和環境危機的日益加劇，加強對太陽能等清潔能源的有效利用與轉化成為實現人類社會可持續發展的重要發展方向之一。半人工光合體系結合了半導體材料對光能的高效捕獲能力及微生物對產物的高選擇催化的優勢，通過吸收太陽能產生光生電子或還原力以驅動生物體內高附加價值產物的代謝。目前，該體系的構建主要依賴于微生物自身礦化或者內吞作用，實現金屬半導體材料(如硫化物)的沉積及量子點納米材料的擔載。鑒于重金屬離子的毒性和金屬硫化物的光腐蝕性，以無機金屬基材料/微生物為代表的雜化體系存在環境隱患的同時，負載效率和物質代謝能力也受到重金屬離子毒性的限制。相比之下，以碳基材料為代表的有機材料具備較好的生物兼容性，理化性質穩定，但存在光能捕獲效率較低和光生載流子易復合的問題。通過碘摻雜，水熱碳不僅具備常規碳基材料優勢，又擁有了良好的寬光譜吸收和光生電子遷移能力。除此之外，碘摻雜水熱碳可由一系列碳水化合物前驅體，比如蔗糖、淀粉、稻草和動物糞便等水熱合成且無溫室氣體的排放。這些特性使得碘摻雜水熱碳成為一種理想低廉高效的微生物伴生光驅材料。
