Rational Construction of Light‐Enzyme Hybrid System Driving Interfacial Electrons for Selective Degradation of Bisphenol A: Controlled Immobilization Strategy and Synergistic Catalytic Mechanism

材料科学 双酚A 混合材料 双功能 催化作用 漆酶 降级(电信) 化学工程 混合动力系统 纳米技术 合理设计 介孔材料 电子顺磁共振 电子 电子转移 产量(工程) 聚合物 氢化物
作者
Qikai Fu,Xi Zhang,Zijun Jiao,Zhennan Wen,Xia Zheng,Yuliang Yao,Jianhua Fan,Xiongfang An,Xiaolin Xu
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
标识
DOI:10.1002/adfm.75825
摘要

ABSTRACT Conventional enzyme immobilization often blocks active sites and disrupts electron transfer due to random binding. Here, a rational interface engineering strategy for laccase immobilization is reported. Laccase (LaC) is anchored onto amino/hydroxyl‐functionalized mesoporous carbon spheres (MCS) to form LaC‑MCS. Then, a hydrogen‑bonded organic framework (HOF‑101) shell is grown in situ to yield a core–shell photoenzyme hybrid (LaC‑MCS@HOF). The bifunctional MCS core provides rigid anchoring and flexible stabilization, maximizing active‑site exposure. The HOF shell selectively enriches bisphenol A (BPA) by 52.1% via static adsorption, and under light irradiation, photogenerated electrons are directionally injected into the T1 copper center of laccase, accelerating the rate‑limiting enzymatic cycle. The hybrid achieves 90.3% BPA degradation in light (75.1% in dark), with a 3.7‑fold activity enhancement over free laccase. Electron paramagnetic resonance confirms a cooperative multi‑ROS pathway (·O 2 − and ·OH). The system maintains >86.2% efficiency after 90 days (360 cycles) in a double‑straight‑channel microfluidic reactor. The platform's universality is demonstrated by immobilizing catalase and horseradish peroxidase, achieving >98.3% degradation within 30 min. This work provides a new conceptual framework for designing photoenzyme hybrids with interfacial electron transfer, selective enrichment, and exceptional stability for environmental remediation.
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