“Joule∣胞内构建无机-生物杂合系统，用于高效太阳能产氢”
文献信息：
Dan Wu, Wenming Zhang, Baihe Fu, and Zhonghai Zhang.
https://doi.org/10.1016/j.joule.2022.08.002
joule 影响因子：46.048
背景介绍
对可再生、可持续和高效产氢的渴求推动了先进技术的快速发展，而基于整细胞微生物的生物氢生产是最有前景的策略之一。
在这里，作者展示了太阳光诱导的生物氢生产，其提出了一种细胞内无机-生物杂合系统，以提高氢气产生速率。内在无机-生物结合物的形成促进了光电子的分离和转移，从而实现了高达每小时7,800±12 μmol/g·h的氢气产率。
作者的工作揭示了细胞内无机-生物杂合系统的优势，通过将无机材料的光收集能力与微生物的代谢能力结合起来，产生生物燃料和化学物质，并表明了太阳能到化学能的转化在更多样化和功能性方面具有有希望的潜力。
图文解读
图1.大肠杆菌上氢气的产生
(A) 在黑暗中和模拟太阳光（AM 1.5G）照射下，大肠杆菌的氢气产生情况。
(B) 大肠杆菌的光吸收（黑线）、荧光（红线）光谱以及纯NADH（蓝线）和黄酮素（深灰线）的荧光光谱。
(C)活体大肠杆菌的共聚焦荧光图像（标尺，5 mm）。
(D)活体大肠杆菌中氢气产生的途径图。
(E)在光照下NAD+和NADH之间的分子结构和电子转移；
(F)具有/不具有葡萄糖的活体大肠杆菌的光电化学响应。
图 2. C3N4量子点（C3N4 QDs）/E. coli生物杂合系统制备的示意图
图3.C3N4 QDs/E. coli生物杂合系统
(A1) 大肠杆菌超薄切片的生物透射电镜图像（比例尺，500 nm）；
(A2) 大肠杆菌薄切片区域1的生物高分辨透射电镜图像，显示细胞膜部分（比例尺，10 nm）；
(A3) 大肠杆菌薄切片区域2的生物高分辨透射电镜图像，显示细胞质部分（比例尺，10 nm）。
(B1) C3N4 QDs/E. coli生物杂合系统薄切片的生物透射电镜图像（比例尺，500 nm）；
(B2) C3N4 QDs/E. coli生物杂合系统薄切片区域1的生物高分辨透射电镜图像，显示细胞膜部分（比例尺，10 nm）；
(B3) C3N4 QDs/E. coli生物杂合系统薄切片区域2的生物高分辨透射电镜图像，显示细胞质部分（比例尺，10 nm）。
(C1)大肠杆菌和(C2) C3N4 QDs/E. coli生物杂合系统的共聚焦荧光图像（比例尺，1 mm）。
图 4. 生物杂合系统的氢气生成
(A) C3N4 QDs/E. coli在黑暗条件下和模拟太阳光照射下的氢气产量；
(B) C3N4 QDs、大肠杆菌、大肠杆菌/C3N4大颗粒、活性C3N4 QDs/E. coli和加热的 C3N4 QDs/E. coli在黑暗条件和光照下的氢气产量；
(C) NAD+与C3N4 QDs的集成示意图；
(D) C3N4 QDs、NADH 和NADH/C3N4 QDs的光电化学测量；
(E) 370 nm处归一化瞬态吸收的时间曲线；
(F)具有光-暗周期的C3N4 QDs/E. coli的长期氢气产量；
(G) C3N4 QDs/E. coli生物杂合系统中大肠杆菌的生存能力，插图显示了长期持续时间内 C3N4 QDs/E. coli的CFU数据；
(H) 不同系统中生物量转化为氢气的比较。
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