把CO₂直接变成甲烷的难题，福建农林大学的团队这回给解决了。他们在《Angewandte Chemie International Edition》上发了论文，用一种不含金属的纳米杂化体，硬是把二氧化碳转化成甲烷的量子产率突破了50%。这个突破可是个大新闻，毕竟目前主流的方法效率低、成本高，离工业化生产还有很远的路要走。 叶捷副教授和博士生胡安东是论文的第一作者，他们跟周顺桂教授一起通讯。研究得到了国家杰出青年科学基金、国家自然科学基金还有福建省杰出青年科学基金的资助。团队这次的思路是把一种叫NCNCNx的非金属材料跟产甲烷菌Methanosarcina barkeri（M. b）结合在一起，利用静电自组装做成生物杂化体。NCNCNx表面有很多氰胺基团，像个“微型电池”一样把光生电子先存起来再慢慢给细菌用，这样就解决了半导体产生电子的速度和细菌利用电子速度不匹配的问题。 以前的方法经常是把CdS这样的纳米半导体和产甲烷菌拼在一起，结果发现两者速度差得太远。比如CdS的电子产生速度大约是3×10⁻¹¹秒的负一次方，而细菌利用电子的速度是10⁻⁴到10¹秒的负一次方。这导致能量在界面损耗严重，副产物特别多，最终量子效率只能在3%左右晃悠。这次团队用NCNCNx做电容储存电子的同时还增加了导电性，让电子传输几乎没损耗。结果量子产率和选择性双双提升到50.3%和92.3%，刷新了当时的纪录。 这条路线是把CO₂变成CH₄的一个关键一步，不仅能减少碳排放还能增加清洁能源的产出。未来他们打算进一步提高稳定性，让实验室里的成果走向工业示范。这项研究给非光合微生物利用光能提供了新模板，为设计高效生物杂化体打开了新闸门。