（1月28日）超分子人工光合组装体

报告时间：2026年1月28日下午15:00

报告地点：福州大学国家大学科技园阳光楼中401

报告人：田佳 研究员，中国科学院上海有机化学研究所

主持人：龙金林 研究员

组织单位：光催化重点实验室

联系人：汪颖

联系方式:13210189606

报告人简介

田佳，研究员，博导，海优、百人、重点研发首席。通过超分子组装模拟自然光合结构，针对仿生组装体系的光能至化学能高效转化开展了系统的研究工作，突破了国际上长期存在的LH1-RC人工模拟体系无法实现催化功能的难题。首次构建了仿紫菌色素体人工光合系统，在常温常压水相中实现可见光驱动CO₂高效转化制甲烷，产率>13,000 μmol·h^-1·g^-1，选择性>89%。进一步构建了仿蓝藻藻胆体的多层次组装催化系统，实现了高效光解水制氢，速率达51,776 μmol·h^-1·g^-1，开发了量子效率超4%的组装催化体系，被《自然化学》专文评为“迄今性能最优的聚合物产氢体系之一”（Nat. Chem. 2020, 12, 1093）。将多级组装与酶催化耦合，构建了首例仿羧酶体光酶级联催化体系，实现了光驱动CO₂至甲醇的高效转化，甲醇产率达92 μM/h，量子效率5.5%，循环稳定性>90%。揭示了组装催化体系的天线效应、限域效应与多维度协同机制，形成了“仿生设计-精准构筑-机制解析-功能拓展”的完整研究体系。在Nature、Nat. Catal.、Nat. Mater.、Nat. Chem.等期刊发表论文50余篇。获得上海市青年科技35人引领计划、科技启明星（A类，结题优秀）、海外领军人才。主持国家重点研发计划、基金委面上项目、院战略先导B子课题及先导A任务、参与国家GJ专项等，担任《Chinese Chemical Letters》青年编委。

报告摘要：光合组装体是光合作用的核心基元。模拟自然，创制人工光合组装体在光能固定及CO₂转化方面具有重要理论和应用价值。天然结构的光捕获能量转移效率接近100%，但光能至化学能固定的总量子产率却通常低于1%。针对这个问题，Tian等人于2016年报道了超分子有机框架结构用于水相质子还原产氢，于2020年报道了溶液相自组装纳米胶束系统用于可见光催化产氢，量子效率 > 4%，并进一步利用冷冻电子显微镜实现了组装结构的原子级解析。最近，基于天然藻类和光合细菌中存在的色素体复合结构的超分子模拟，报告人课题组报道了首例人工光合球形色素体系统，实现了在水相常温常压下高效的CO₂向CH₄的绿色转化，选择性 > 89%，总量子产率 > 4.3％。此外，受蓝细菌藻胆体启发，通过聚电解质模拟蛋白骨架，利用金属卟啉模拟色素团分子，在水中实现了一维超分子光合组装体的构筑，从而模拟了藻胆体棒状天线结构和催化中心，该光合组装结构可实现水相光催化产H₂，其效率相比单体分子提升23倍以上。研究表明，这类基于组装限域效应构筑的超分子人工光合系统产生了显著的天线效应，提高了光捕获能量转移效率，并促进了多质子多电子转移的协同催化过程。