2025年2月26日，北京化工大学卫敏教授、豆义波副教授、谭天伟院士、西安交通大学费强教授在国际顶级期刊Angewandte Chemie International Edition发表了名为《Coupling Photocatalytic Reduction and Biosynthesis towards Sustainable CO2 Upcycling》的研究论文，Mengjie Yu为第一作者，卫敏教授、豆义波副教授、谭天伟教授、费强教授为论文共同通讯作者。
在本文中，作者研究了一种串联光催化-生物合成策略，用于高效地将CO2还原为富含能量的蔗糖或α-法呢烯。首先，通过在过渡金属掺杂的ZnO（M-ZnO）上优化CO2的光催化还原，将其转化为甲烷（CH4）。由于独特的界面结构（Znδ⁺-O-Niβ⁺），所制备的Ni-ZnO催化剂优先将CO2还原为CH4，产率达到1539.1 µmol g-1 h-1，选择性达到90%。随后，通过基因工程改造的甲基微囊藻5GB1C菌株（Methylomicrobium buryatense 5GB1C）利用光催化生成的甲烷作为唯一碳源，生产蔗糖或α-法呢烯，其产量分别为96.3 mg L-1和43.9 mg L-1。该研究提供了一种以CO2为碳源合成长链化合物的绿色、低能耗路径，为解决长期能源需求和实现可持续的CO2升级回收提供了新的思路。图1：自然光合作用与光催化-生物合成系统用于可持续升级CO2的示意图图2：M-ZnO（M=Ni、Co、Cu）样品的制备示意图及部分表征图图3：催化性能图4：Zn 2p和Ni 2p的高分辨XPS谱图及Zn和Ni的XANES谱图图5：2%Ni-ZnO在光催化CO2还原过程中的原位XPS分析及相关计算Coupling Photocatalytic Reduction and Biosynthesis towards Sustainable CO2 Upcycling，Angew. Chem. Int. Ed.，2025. https://doi.org/10.1002/anie.202423995.
