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將二氧化碳轉化為原料化學品是實現凈零碳排放全球戰略的一項重大目標。為了實現這一目標，幾十年的研究已經產生了許多用于CO₂還原的均相和非均相催化劑。雖然已經生產了許多能夠實現高轉換頻率（TOF）的催化劑，但它們中的大多數都是以CO的低產物選擇性為代價的，以對抗質子競爭性地還原為H₂。天然CO₂還原酶顯示出顯著的催化效率和產物選擇性，但很少有人工生物催化劑被設計成能夠理解天然酶是如何工作的。

為了解決這個問題，University of Texas at Austin的Yi Lu課題組報道了鈷卟啉取代的肌紅蛋白（CoMb）作為在水中光驅動CO₂轉化為CO的均相催化劑。

圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.

隨后，通過改變酶和光敏劑的pH和濃度來優化活性和產物選擇性。

圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.

在低酶濃度下以低的產物選擇性（15%）獲得高達2000的TON（CO），而通過增加酶負載但以折中的TON（CO）獲得74%的產物選擇性。

圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.

通過在CoMb的活性位點附近引入帶正電荷的殘基（Lys或Arg），進一步提高了CO的產生效率和總TON（CO），這證明了調節酶二配位球以提高基于蛋白質的光催化系統的CO₂還原性能的價值。

圖片來源：Angew. Chem. Int. Ed.

原文標題：Engineering an Oxygen-Binding Protein for Photocatalytic CO₂?Reductions in Water

Angew. Chem. Int. Ed. doi.org/10.1002/anie.202215719

原文作者：Yunling Deng+, Sudharsan Dwaraknath+, Wenhao O. Ouyang, Cory J. Matsumoto, Stephanie Ouchida, and Yi Lu*

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