太阳能是丰富、环保的清洁能源，将其转变为高值化学品和燃料，有利于实现社会绿色化、低碳化发展，也是太阳能转化与利用领域的研究热点和难点。结合光/电与酶的人工-生物体系，不仅能够突破光/电催化活性和选择性的瓶颈，还能拓宽酶催化的能量供给来源，有望产生太阳能利用的颠覆性方案。近日，中国科学院青岛能源所刘健研究员团队通过优化光/电催化与酶催化的适配过程，发展了光/电-酶耦合新路径，实现了高值化学品的合成。

研究团队开发了一种新型的电-酶偶合途径，通过CO₂电还原产生的甲酸盐介导NADH再生进而驱动酶催化反应，实现了高价值化学品的连续合成。该工作利用铋基电催化剂，在较高的电流密度（> 150 mA cm⁻²）和选择性（> 90%）下稳定地将CO₂还原转化为甲酸盐。

原位生成的甲酸盐通过Rh络合物再生NADH，与固定在基底上的脱氢酶（包括醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、谷氨酸脱氢酶）结合，可进行目标化学品（正丙醇、L-乳酸、L-谷氨酸）的高效连续合成，基于酶的TON为1.8 × 10⁶ ~ 3.1 × 10⁶，为目前报道的最高水平。该工作创新性地将电-化学-酶催化相结合，通过催化模块的空间解耦维持NADH与酶的高活性，展示了电-酶合成的规模化应用潜力（图2）。