煙酰胺輔因子（NADH）的電化學(xué)再生為酶促反應(yīng)提供了一種可持續(xù)的途徑。然而，具有生物活性的1,4-NADH的低產(chǎn)率和低選擇性限制了它的廣泛應(yīng)用。在電極表面將 NAD?氫化為1,4-NADH的過程與吸附態(tài)NAD?*（NAD?*表示吸附在電極表面的NAD?）的構(gòu)象、吸附態(tài)氫（Had）的形成以及Had向NAD?*的轉(zhuǎn)移密切相關(guān)。因此，尋找保證NAD?*具有合適構(gòu)象、具有較低Had形成能并且能使NAD?*快速氫化的材料，是這項研究的關(guān)鍵。
有鑒于此，西湖大學(xué)孫立成院士等報道Cu（111）晶面表現(xiàn)更高的1,4-NADH選擇性（86.4%），而（100）晶面和（110）晶面的選擇性分別為50.4%和57.4%。
本文要點：
（1）
DFT理論計算表明，Cu(111)晶面的高選擇性源于吸附態(tài)NAD?*的有利構(gòu)象以及降低了的加氫反應(yīng)的能壘。
得到了以Cu(111)晶面為主，具有豐富晶界的Cu納米線電極，記作Cugb(111)。電化學(xué)動力學(xué)分析和DFT理論計算表明，晶界降低Had形成的反應(yīng)能壘。Cugb(111)實現(xiàn)了創(chuàng)紀(jì)錄的73.5 μmol h-1 cm-2的1,4-NADH產(chǎn)率，同時1,4-NADH的選擇性保持84.7%。
（2）
這項研究闡明晶面和晶界對調(diào)控1,4-NADH的選擇性和產(chǎn)率的影響，為可再生能源驅(qū)動的高效綠色生物制造提供一條途徑。
參考文獻(xiàn)
Shuo Sun, Yizhou Wu, Yunxuan Ding, Linqin Wang, Xing Cao, and Licheng Sun*, Facet-Engineered Copper Electrocatalysts Enable Sustainable NADH Regeneration with High Efficiency, J. Am. Chem. Soc. 2025
DOI: 10.1021/jacs.5c04431
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c04431
