半人工光电化学（Semi-artificial photoelectrochemistry）器件能够通过高性能光伏器件吸收光能量，通过酶进行催化反应制备燃料，比如CO₂还原。但是这种半人工光电化学器件的整体催化性能仍难以让人满意。

W/Sec-甲酸脱氢酶在溶液相条件的CO₂还原为甲酸的催化反应效率达到320±30 s^-1，而且器件在氧化性条件表现了较好的稳定性。在以报道的生物光电化学器件中，修饰的W/Sec-甲酸脱氢酶展示了双方向催化性质和可逆的催化活性，在1 atm CO₂气氛和pH 6.5条件中TOF达到2.27 s^-1。

有鉴于此，剑桥大学Erwin Reisner等报道通过调控电解液的局部环境，促进高效率生物催化反应，通过铅基卤化物钙钛矿吸光材料组成光电化学器件，实现了光电化学酶催化还原CO₂制备甲酸，作者首先进行电解液优化，得到优化电解液含有是细菌希尔登伯勒普通脱硫弧菌（Desulfovibrio vulgaris Hildenborough）中的W/Sec-甲酸脱氢酶，在构建的光电催化CO2还原至甲酸的光电催化器件中实现了接近1 %（0.8 %的效率）。

本文要点：

（1）

作者将CO₂还原酶修饰在多孔TiO₂/铅卤化物钙钛矿的多孔TiO₂蛋白石膜上，构建了复合结构光电极，在0.4 V光照条件的光电流密度达到-5 mA cm^-2。随后以BiVO₄作为光阳极，与得到集成生物光电化学多级系统进行CO₂合成甲酸，实现了0.8 %的CO₂制备甲酸效率，创造了半人工CO₂催化转化的新记录。

参考文献

Esther Edwardes Moore, Virgil Andrei, Ana Rita Oliveira, Ana Margarida Coito, Ines A. C. Pereira, Erwin Reisner*, Semi-artificial photoelectrochemical tandem leaf with a CO₂-to-formate efficiency approaching 1%, Angew. Chem. Int. Ed. 2021

DOI: 10.1002/anie.202110867

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202110867