在生物-非生物界面难以有效的进行电荷转移，以及缓慢的电子利用效率是导致生物-电催化体系难以实现快速CO₂转化的原因。

有鉴于此，浙江大学程军、张梦等将Co-N₄@Co-NP与产甲烷菌（Methanosarcina barkeri）修饰在MOF的衍生纳米片上，显著的改善生物-电催化CO₂转化体系的效率，在非生物电极与吸附的微生物之间构建联系，改善生物-非生物电极的CO₂催化反应性能。

主要内容

（1）

当Cytb蛋白的Fe与Co-N₄的N之间直接成键，从而构筑了一条快速电子转移路径，同时Co纳米粒子通过降低N的p带中心能量和Fe的d带中心增强成键的强度。这种Co纳米粒子的多重轨道调节作用能够向氢化位点电子转移，增强F420辅酶的电子转移。Co-N₄@Co-NP修饰的纳米片电极提高了界面电场，改善了Na⁺在界面的聚集，加快ATP酶的转运促进CO₂转化反应的发生。

（2）

这种M.barkeri-Co-N₄@Co-NP复合催化剂的甲烷产量高达3860 mmol/m²/day，与其他报道的复合体系相比，具有更好的活性。本文研究结果有助于深入理解生物-非生物体系的能量转移，能够指导和设计高效生物-电化学体系。

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Rongxin Xia, Jun Cheng, Zhuo Chen, Ze Zhang, Xinyi Zhou, Junhu Zhou, Meng Zhang, Revealing Co-N₄@Co-Np Bridge-Enabled Fast Charge Transfer And Active Intracellular Methanogenesis in Bio-Electrochemical CO₂-conversion with Methanosarcina Barkeri, Adv. Mater. 2023

DOI: 10.1002/adma.202304920

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202304920