微流控芯片上一步法人工光系统I的高效NAD+再生策略

本文主要探讨了一种创新的基于微流体芯片的一步法，用于制造人工光系统I（IAPSI），其目的是实现光催化辅因子NAD+的再生。这项技术的关键在于将预形成的石墨氮化碳光催化剂（g-C3N4）和电子介体（M）集成在单个微流控芯片中，模拟了自然光合作用中的光系统I的工作原理。通过p-p堆叠，这种原位组装方法不仅简化了合成过程，提高了g-C3N4与M之间的结合效率，而且显著提升了辅酶NADH的再生速率。 相比于传统的批量生产和多层组装方式，如使用块状g-C3N4浆液和薄层g-C3N4浆液系统作为对照，微流控芯片上的IAPSI展现出显著的优势。在可见光照射下，305秒内，块状g-C3N4仅能完成63%的NAD+转化，而几层浆液系统则需要30秒。相比之下，微流体芯片中的IAPSI反应器只需13秒就能达到同样的效果，效率提升23倍，速度更是传统方法的2.3倍。 这种技术的高效性和简易性使得它对于人工光合作用，特别是光催化辅助因子循环系统具有重要价值。在这样的系统中，能够快速且大量地再生NADH，这对于后续的化学转化过程极其有利，可以用于生产各种有价值的化合物，如生物燃料、药物或化学品。因此，这种方法不仅提高了能源转换的效率，还降低了环境影响，对可持续发展有着巨大的潜力。未来的研究可能进一步优化设计，探索更多类型的光催化剂和电子媒介组合，以扩大应用范围和性能。