基于共价有机框架（COF）的人工光酶系统为将二氧化碳转化为增值燃料提供了一个有趣的平台。然而，COF作为光催化剂和酶宿主的双重作用表现出相互矛盾的结构偏好，这对其合理设计提出了巨大的挑战。

在此，清华大学Yujun Wang报道了COF中键和连接体的协同匹配，以发挥其光催化活性和酶负载的能力，这一点迄今为止一直被忽视。

文章要点

1）研究人员阐明了依赖于键的连接子调控模式，最佳匹配在 420 nm 处显示出破纪录的光催化辅因子再生表观量子效率 13.95%，周转频率高达 5.3 mmol g⁻¹ h⁻¹ ，优于其他报道晶体骨架光催化剂。

2）此外，理论计算和实验揭示了键和连接体匹配对光催化中激子解离和电荷迁移影响的机制。这一新发现使得能够构建具有高光活性和尺寸更接近甲酸脱氢酶的大孔的COF，从而实现高负载能力和合适的限制效应。

3）值得注意的是，根据最佳键-连接体匹配构建的人工光酶系统表现出高效的CO₂还原，产生比活性高达1.46 mmol g⁻¹ h⁻¹的甲酸，并且具有良好的可重复使用性，为可持续的CO₂转化铺平了道路由可见光驱动。

参考文献

Qiang Chen, et al, Photoenzymatic CO2 Reduction Dominated by Collaborative Matching of Linkage and Linker in Covalent Organic Frameworks, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c10350

https://doi.org/10.1021/jacs.3c10350