利物浦大学发明了一种混合纳米反应器，它利用阳光高效地生产氢气，为传统的光催化剂提供了一种可持续的、经济的替代品。

利物浦大学宣布在工程生物学和清洁能源领域取得重大突破。研究人员开发了一种开创性的光动力混合纳米反应器，它结合了生物过程的自然效率和合成设计的精度来生产氢，这是一种清洁的可再生能源。

在ACS Catalysis上详细介绍了这项研究，为燃料生产中太阳能利用的长期挑战提供了一种创新的解决方案。虽然自然界的光合作用系统擅长利用阳光，但人工系统在历史上一直不够。这种人工光催化的新方法代表了在弥合性能差距方面迈出的重要一步。

混合纳米反应器的设计

混合纳米反应器是生物材料和合成材料新型结合的产物。它将重组α-羧基体壳（细菌的天然微室）与微孔有机半导体结合在一起。这些羧基体外壳保护敏感的氢化酶，这些酶在产生氢方面非常有效，但容易被氧钝化。包封这些酶确保持续的活性和效率。

利物浦大学微生物生物能量学与生物工程系主任刘鲁宁（音译）教授与化学系教授、利物浦大学材料创新工厂（MIF）主任安迪·库珀（Andy Cooper）进行了合作。他们的团队一起合成了一种微孔有机半导体，用作光收集天线。这种半导体吸收可见光，并将产生的激子转移到生物催化剂上，从而驱动氢的产生。

研究人员的见解

刘鲁宁教授说：“通过模仿自然光合作用的复杂结构和功能，我们创造了一种混合纳米反应器，它将合成材料的广泛光吸收和激子产生效率与生物酶的催化能力相结合。这种协同作用使得光作为唯一的能源来生产氢成为可能。”

这项最新研究具有重大意义，有可能消除对昂贵的贵金属（如铂）的依赖，为传统的合成光催化剂提供一种具有成本效益的替代品，同时达到相当的效率。这一突破不仅为可持续制氢铺平了道路，而且具有更广泛的生物技术应用潜力。

材料创新工厂主任安迪·库珀教授总结道：“与大学各院系合作取得这些成果真是太棒了。这项令人兴奋的研究结果为制造在清洁能源和酶工程中广泛应用的仿生纳米反应器打开了大门，为碳中和的未来做出了贡献。”

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