酶催化氧化还原反应具有反应条件温和、高活性、高选择性等显著优势，在能量转换、C1化学品合成、新药合成等领域具有重要应用。然而，很多氧化还原酶参与的酶催化反应严重依赖于昂贵的NAD(P)H辅因子。因此，开发廉价高效的辅因子再生策略对氧化还原酶介导的生物催化反应具有重要意义。半导体光催化辅因子再生近年来引起研究者的广泛关注，在典型的光催化NAD(P)H再生过程中，半导体的光生电子直接或间接转移到NAD(P)⁺，实现NAD(P)的再生，所消耗的电子由以三乙醇胺（TEOA）为代表的电子供体来补充。但是目前光催化辅因子再生一般需要昂贵且有毒的电子介体（[Cp*Rh(bpy)H₂O]²⁺）来提高辅因子再生效率，导致该过程既不经济，亦不环保。

近日，北京化工大学苏海佳教授团队在非金属半导体石墨相氮化碳光催化NADH的过程中发现，NADH的光不稳定性是制约NADH光催化再生效率低的重要原因。可见光照射下的NADH并不能稳定存在，光强测试、MTT法活性测试以及DFT模拟计算均表明光照下的NADH会迅速丧失电子转移活性。

基于此，研究人员开发了一种光暗级联的两步策略来再生NADH，保证NADH不会直接接触光照以防止NADH的光失活。首先，光反应中石墨相氮化碳光催化氧化分解电子供体三乙醇胺生成了具有辅酶还原活性的乙醇醛，然后关闭光照，在暗反应中利用乙醇醛与NAD⁺进行的氧化还原反应实现NADH的高效再生。利用该光-暗级联策略可以将NADH的再生效率从一锅法光催化的18%提高到97%，并且不需要有机电子介体（[Cp*Rh(bpy)H₂O]²⁺）参与。并且研究人员通过光-光级联反应和以银离子作为电子清除剂试验阐明了光催化NADH再生过程中光电子是通过以乙醇醛为代表的中间体间接转移给NAD⁺的，而非直接将电子从光催化剂转移给NAD⁺。

研究人员还发现石墨相氮化碳光催化氧化三乙醇胺分解生成NADH还原剂乙醇醛的同时还会生成甲酸。石墨相氮化碳光催化分解三乙醇胺生成的甲酸浓度远远高于甲酸脱氢酶以NADH作为辅因子时还原CO₂的甲酸产量。因此，在设计以TEOA为电子供体的光-酶偶联催化CO₂固定系统时，应当慎重考虑TEOA分解对甲酸产量的影响。