产甲烷菌与半导体的整合是可持续太阳能驱动制取甲烷的有效方法。然而，半导体产生H₂的速度大大超过甲烷代谢，导致大量的H₂成为副产物。

近日，中科大熊宇杰教授，福建农林大学Shungui Zhou报道了使用镍-铜（Ni-Cu）合金作为二元活性位点，将其纳入M. b和硫化镉（CdS）纳米颗粒之间的界面，设计了一种M. b-NiCu@CdS生物-非生物混合系统来应对这一挑战。

文章要点

1）由于Ni和Cu的功函数和与H原子的结合强度合适，因此选择它们进行界面工程。精心设计的混合体系展示了从半导体到二元活性位点和最终到古菌的显著增强的H₂和电子流，并与CO₂结合进行甲烷生成。

2）实验结果显示，M. b-NiCu@CdS的CH4选择性接近100%，反应速率为79.38±2.83 μmol g_cat ^{- 1} h ^{- 1}，量子产率为12.41±0.16%。因此，这项工作为混合光催化系统中利用元素和电子流的生物-非生物界面设计提供了重要的见解，并为实现二氧化碳的可持续和可扩展转化为具有超高产品选择性的生物燃料开辟了道路。

参考文献

Ye, J., Wang, C., Gao, C. et al. Solar-driven methanogenesis with ultrahigh selectivity by turning down H₂ production at biotic-abiotic interface. Nat Commun 13, 6612 (2022).

DOI：10.1038/s41467-022-34423-1

https://doi.org/10.1038/s41467-022-34423-1