近日，化学与化工学院“黄山青年学者”潘云翔教授研究组与天津大学、中国科技大学有关课题组合作，利用冷等离子体诱导生物分子自组装，制备出一种新型的导电性能优良的生物材料基光催化剂，该光催化剂在光催化水分解和光催化CO₂还原中展现出远高于传统TiO₂基催化剂的活性。该研究成果以“Peptide Self-Assembled Biofilm with Unique Electron Transfer Flexibility for Highly Efficient Visible-Light-Driven Photocatalysis”为题，在线发表在美国化学学会（ACS）旗下著名学术期刊《ACS Nano》上（DOI: 10.1021/acsnano.5b04884，影响因子：12.88）。

光催化是高效利用太阳能的最佳途径之一。因受到光生电荷分离与传输性能低的限制，传统光催化剂的催化性能并不高。开发导电性优良的材料，以构筑光高效催化剂，促进光合电荷的分离与传输，提高光催化转化效率，是当前光催化领域研究的挑战之一。研究人员巧妙地将冷等离子体技术与生物分子自组装相结合，成功开发了一种简单、绿色、可控、高效的制备导电性能优良的生物材料基光催化剂的方法，即冷等离子体诱导生物分子自组装。该方法是在环境友好的水溶液和室温下进行，不需有机溶剂、酸、碱等。通过调控冷等离子体的性能参数可调控所制备的生物材料基光催化剂的性质。另外，冷等离子体可直接还原Pt等金属离子，不需H₂、硼氢化钠等还原剂。

据此，研究人员利用冷等离子体诱导生物分子自组装制备出厚度为1.2nm的均匀生物膜，该膜的导电性高于TiO₂等金属氧化物。在冷等离子体诱导生物分子自组装过程中，通过加入氯铂酸溶液，制备出由Pt纳米颗粒和生物膜构成的Pt/生物膜复合材料。该复合材料的导电性远高于生物膜本身，且随着Pt纳米颗粒增多，其导电性会进一步增加。冷等离子体诱导生物分子自组装制备的生物材料基光催化剂，在光催化水分解和光催化CO₂还原中表现出了高于传统TiO₂基催化剂的活性，水分解产氢速率是TiO₂基催化剂的1.5倍，CO₂还原产CO速率是TiO₂基催化剂的3倍。

该生物材料基催化剂的进一步优化和开发，对发展太阳能制氢和太阳能CO₂还原等清洁能源策略和模拟自然界光合作用，具有重要的应用价值。

以上研究成果受到国家自然科学基金等项目的资助。