Bioadaptive Ni single atoms unlock high rate microbial electrosynthesis of isopropanol from CO2

电合成 法拉第效率 催化作用 电催化剂 吸附 化学工程 电化学 材料科学 金属有机骨架 化学 电子转移 无机化学 纳米技术 产量(工程) 氧化还原 镍 拉曼光谱 吸收(声学) 阴极 原位 过渡金属 组合化学 生产率 二氧化碳电化学还原 过程(计算) 限制电流 限制
作者
Guangye Zhou,Jonathan R. Humphreys,Dongfang Cheng,Shan Jiang,Wei-Ling Huang,Guangming Cheng,Nan Yao,Wei Xiong,Jeffrey T. Miller,Katherine Chou,Johannes B. M. Klok,Hongxu Chen,James Christopher Dykstra,Zhiyong Jason Ren
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:17 (1): 1639-1639 被引量:1
标识
DOI:10.1038/s41467-026-68358-8
摘要

Hybrid systems that integrate electrochemical CO2 reduction with microbial upgrading offer a viable route to high value organic compounds from CO2 at ambient conditions. However, electrocatalyst deactivation in microbial growth media remains a key barrier, limiting efficiency and increasing cost. Here we show that a bioadaptive single-atom nickel catalyst (Ni SAC), coupled with genetically engineered Clostridium ljungdahlii, enables robust electrosynthesis of isopropanol (IPA) from CO2 via a CO-mediated pathway. Instead of relying on H2 as an electron carrier, the system applies high-rate CO formation in complex growth media, maintaining a tunable CO Faradaic efficiency up to 92%, which is 9.4 to 52.7 times greater than conventional Ag catalysts. This performance supports stable IPA production at current density of 10.8 A/m2 and production rate of 161.3 mg/L/day. In situ Raman and X-ray absorption spectroscopy, together with theoretical calculations, indicate that the Ni SAC can resist competing organic adsorption and retain its coordination structure during CO2 reduction in bioelectrolytes, providing a mechanistic basis for the catalyst stability and integrated process performance.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Lucas的应助被很有用采纳,获得10
刚刚
1秒前
1秒前
搜集达人的应助被Will采纳,获得10
1秒前
刘梦蝶完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
2秒前
喜悦绝悟完成签到,获得积分10
2秒前
元莉完成签到,获得积分10
3秒前
一言发布了新的文献求助10
3秒前
怀安发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
太渊发布了新的文献求助20
5秒前
5秒前
6秒前
xiaolizi发布了新的文献求助30
6秒前
cc完成签到,获得积分10
6秒前
阿梨完成签到,获得积分10
7秒前
情怀的应助被无限玉米采纳,获得10
7秒前
7秒前
9秒前
9秒前
wst发布了新的文献求助10
10秒前
10秒前
10秒前
11秒前
Hello的应助被黄小保采纳,获得10
11秒前
11秒前
Ava的应助被含蓄平蓝采纳,获得10
12秒前
彭于晏的应助被罗伯特骚塞采纳,获得10
13秒前
13秒前
13秒前
气泡发布了新的文献求助10
13秒前
ty发布了新的文献求助10
14秒前
文兄完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
rsy发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
orixero的应助被我乐苦多采纳,获得10
16秒前
16秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
Особенности технологий и методов информационно-психологических войн СССР с Великобританией и США в период 1939-1953 гг 1000
Das Matthäusevangelium: Kapitel 1:1–17 1000
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 600
Cellulose and Cellulose Derivatives: Synthesis, Modification and Applications 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8141413
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9541274
关于积分的说明 21645122
捐赠科研通 7725429
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3421324
关于科研通互助平台的介绍 2546516
邀请新用户注册赠送积分活动 2463521