厦门大学|汪骋教授 nature chemistry：嵌入脂质体中的金属有机框架有助于光催化全分解水- 大数跨境

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厦门大学|汪骋教授 nature chemistry：嵌入脂质体中的金属有机框架有助于光催化全分解水

科学材料站

2021-02-21

导读：该工作将HER-和WOR-MOF纳米片整合到脂质体结构中，以分离产生的电荷。

文章信息

嵌入脂质体中的金属有机框架有助于光催化全分解水

First published：February 15，2021

第一作者：Huihui Hu

通讯作者：汪骋*·

单位：厦门大学

研究背景

人造叶绿体的构建一直是化学家们的长期目标。自然光合作用发生在叶绿体的类囊体膜上。用于光收集、电荷分离和催化的蛋白质复合物在类囊体膜上组装为用于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)还原的光系统和用于水氧化的光系统。

电子在两个光系统中被两个单独的光子泵浦两次，在所谓的“Z型方案”中给出了电子的“之字形”能量分布，以克服反应的高超电势。类囊体膜在空间上分离产生的电荷，并防止它们的重组，以确保高的太阳能-化学转换效率。

文章简介

近日，厦门大学汪骋教授在nature chemistry (影响因子：21.687)上发表题为“Metal–organic frameworks embedded in a liposome facilitate overall photocatalytic water splitting”的研究工作。

该工作将HER-和WOR-MOF纳米片整合到脂质体结构中，以分离产生的电荷。HER-MOF纳米片包含集光Zn–porphyrin and Pt–porphyrin部分，并用疏水基团进行表面修饰，以促进它们结合到脂质体的疏水脂质双层中。

WOR-MOF薄片由 [Ru(2,2′-bipyridine)3]2+ 基光敏剂和 Ir–bipyridine 催化中心组成，并位于脂质体的亲水内部。由于电子迅速地从吸光天线( Zn–porphyrin 和 [Ru(2,2′-bipyridine)3]2+ )传输到反应中心(Pt–porphyrin 和 Ir–bipyridine)，以及脂质双层中的有效电荷分离，这种脂质体-MOF组件实现了光催化全水分解，表观量子产率为(1.5±1)%。

本文要点

要点一：这些MOF使用太阳光能量(照射)通过“Z型方案”将水转化为化学燃料(H2和O2)。脂质膜分离系统的氧化和还原成分，以避免电荷复合。瞬态吸收光谱研究证实了在这个人工光合系统中，电子从吸光天线快速传输到反应中心。

要点二：目前混合体系的效率有限，表观量子产率为(1.5±1)%，这是由于HER和WOR两侧速率不平衡，其中HER的总体速率比WOR慢，导致还原形式的电子载体积累，可以与氧化物质如[Ru(BPY)3]3+复合。

要点三：这项工作将多功能MOF部件分层组织成仿生混合组件以完成复杂功能，带了新的思路。

文章链接

Metal–organic frameworks embedded in a liposome facilitate overall photocatalytic water splitting

https://www.nature.com/articles/s41557-020-00635-5

通讯作者介绍

汪骋，教授，博士生导师。

2009年毕业于北京大学化学与分子工程学院，2013年在美国北卡罗莱那大学教堂山分校获得博士学位。2013-2015年在芝加哥大学开展博士后研究。2015-至今厦门大学教授，入选国家高层次人才计划青年项目，闽江特聘教授。主要研究方向是金属有机单层 (Metal-Organic Layer=MOL)及人工光合作用。发表论文80余篇，他引8000余次。汪骋教授曾获美国化学会无机化学青年化学家奖（2013）、厦门市杰出青年（2019）、厦门大学萨本栋奖教金（2020）、中国化学会青年化学奖(2020)等多项奖励。

https://chem.xmu.edu.cn/info/1416/1239.htm

第一作者介绍

胡慧慧，厦门大学化学化工学院2019级博士研究生。

2017年毕业于安徽工业大学化学化工学院，曾获“安徽省普通高等学校品学兼优毕业生”称号。主要课题方向是利用金属有机单层 (Metal-Organic Layer=MOL)与脂质体结合，助力电荷分离，用于提升光催化效率。

课题组介绍

汪骋教授团队系统研究了MOL的生长规律，发展了在溶液中制备MOL的方法。进一步，仿造叶绿体，在MOL的表面精准组装高效光催化所需的 “光收集网络”、“电荷分离中心”、“催化中心”等功能组分，加快能量、电荷、反应物/产物的传递，减缓电荷复合，提升光催化反应的效率。汪骋团队在MOL方面的工作受到了广泛关注，在国际会议上受邀报告5次，近五年发表相关论文30余篇，这部分论文已被引用1100余次。国际上多个研究团队利用该类材料开展膜分离、生物检测、异相催化等研究，并发展连续流反应器优化该类材料的生产。

课题组招聘

拟招聘博士后，利用瞬态吸收光谱研究光催化体系；拓展飞秒瞬态吸收光谱设备的功能；开发烷烃转化的催化剂等

岗位待遇

1. 提供有竞争力的基础年薪，在遵循厦门大学博士后管理办法执行的基础上可以协商。

2. 享受博士后岗位工资、医疗保险和住房公积金。

3. 按厦门大学有关规定解决博士后期间的住房和子女入学问题。

4. 条件优秀者优先支持申请厦门大学相关博士后项目及全国博新博士后等资助

5. 推荐博士后申请自然科学青年基金、博士后科学基金等相关科研项目。

联系方式：wangchengxmu@xmu.edu.cn