华中科技大学王锋教授《ACS Nano》：自膨胀成型量子点囊泡实现仿生光合成

主要观点总结

本文报道了华中科技大学化学与化工学院王锋教授课题组利用胶体量子点和催化单元构筑具有自膨胀成型行为的巨型囊泡状人工光合作用组装体GVL-QDs@CPPA。该组装体模仿自然界光合细胞的空间特性，实现光捕获单元对可见光的最佳吸收以及QDs和催化中心之间的高效电子转移。相关研究成果已发表在《ACS Nano》上。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景及意义

利用人工合成构件组装成仿生超结构对于理解生命起源和发展更复杂的功能性仿生系统具有重要意义。本研究通过模拟自然光合作用的原理，探索人工光合作用系统的构筑。

关键观点2: 研究方法和成果

研究团队使用具有光捕获功能的胶体量子点MPA-CdSe QDs和负载有催化中心的固态阳离子聚电解质CPPA，通过二者组装产生的原位渗透压驱动，成功构筑了GVL-QDs@CPPA巨型囊泡状人工光合作用组装体。这种结构确保了光捕获单元的最佳吸收和高效的电子转移。

关键观点3: 组装体的功能及性能

GVL-QDs@CPPA组装体能够将质子和异丙醇转化为氢气和丙酮，还原产物与氧化产物的比例接近1:1。在优化条件下，该组装体能连续产生氢气超过500小时，总转化数高达60578。

关键观点4: 研究亮点和创新点

本研究的亮点是利用胶体纳米颗粒与聚电解质自组装过程中产生的原位渗透压差驱动组装体形变，形成巨型囊泡状结构。这种结构成功实现了囊泡表面的光诱导电子转移及相应的光氧化还原催化反应，对自然界光合细胞的结构和功能进行了仿生模拟。

文章预览

利用人工合成构件组装成仿生超结构对于理解生命起源、发展更加复杂的功能性仿生系统具有重要意义。自然界光合细胞利用位于类囊体膜中的天线系统将太阳能转化为化学能——这种空间构型可确保光捕获色素分子能以最佳的空间构象吸收可见光，并高效地将激发态电子传递到附近的氧化还原反应中心。然而，在人工光合作用系统的构筑中，将具有光捕获功能的胶体量子点和催化单元精准组装在类细胞结构的囊泡表面，实现对光合细胞中相应功能的空间模拟仍然具有挑战。 近日， 华中科技大学化学与化工学院 王锋教授 课题组 利用具有光捕获功能的胶体量子点MPA-CdSe量子点（QDs）和负载有催化中心的固态阳离子聚电解质CPPA，通过二者组装产生的原位渗透压驱动，构筑了具有自膨胀成型行为的巨型囊泡状（GVL）人工光合作用组装体GVL-QDs@CPPA 。这 ………………………………