多酶催化被认为是下一代的生物催化技术。而多酶系统的理性设计及可控构建是多酶催化领域的研究热点和前沿。如何实现：1)多酶间的高效协同、2)底物产物的快速传递以及3)多酶的简便回用一直是多酶系统研究中的关键问题。本文围绕上述关键问题,借鉴生物体内的多酶存在形式及协同催化行为,提出了构建分隔式多酶系统的策略。通过耦合仿生矿化与其他仿生方法(如仿生粘合、Pickering乳化、表面偏析及层层自组装等),设计和制备了多种杂化微球或微囊,构建了含有酸脱氢酶和醛脱氢酶的分隔式多酶系统,实现了CO2酶法转化过程的高效强化。主要研究内容总结如下:　　第一部分,基于仿生矿化与仿生粘合制备了尺寸可控的活性氧化钛纳米微球。矿化过程负责微球的形成及生长,粘合剂(低聚多巴)的加入则负责终止矿化且赋予微球表面多功能特性。通过改变诱导剂类型、浓度以及粘合剂加入时间等因素实现了纳米微球化学组成及尺寸等结构特性的调控,进而从机理层面对矿化终止过程进行了阐述。此外,微球表面形成的低聚多巴薄层可与含氨基或巯基的分子进行二次反应,赋予微球多功能特性。　　第二部分,基于仿生矿化和仿生粘合构建了分隔式多酶系统,实现了多酶催化过程的高效强化。通过精氨酸诱导钛化形成氧化钛纳米微球,并于此过程中原位包埋第一种酶;通过加入低聚多巴终止矿化过程并赋予微球表面功能薄层;利用低聚多巴的茶酚基团与酶分子的氨基加成反应特性,共价接枝第二种酶,成功的构建了分隔式多酶系统。多酶系统应用于CO2转化过程,甲醛收率达60.0％以上。此外,该多酶系统的催化活性及稳定性还表现出尺寸依赖性:即小尺寸多酶系统表现出更高的催化活性,而循环使用过程的活性回收率较低。　　第三部分,基于仿生矿化和Pickering乳化构建了分隔式多酶系统,实现了多酶催化过程的高效强化。通过Pickering乳化过程将含第一种酶的活性氧化钛纳米微球单分散铺展于油滴表面,维持纳米微球的结构特性;通过溶胶凝胶过程形成凝胶型氧化钛将纳米微球间交联,获得稳定的微囊壳层;利用壳层中纳米微球表面的低聚多巴与酶分子反应,接枝第二种酶,成功的构建了分隔式多酶系统。构建过程中,溶胶凝胶过程钛酸丁酯的水解所释放的丁醇可介导纳米微球在油滴表面的自组装。多酶系统应用于CO2转化过程,甲醛收率达50.0%以上;油水密度差赋予多酶系统易回收特性,循环使用10次后,酶活性无显著降低。　　第四部分,基于仿生矿化和表面偏析构建了分隔式多酶系统,实现了多酶催化过程的高效强化。通过共沉淀技术将荷正电高分子PAH偏析包埋于CaCO3微球的近表面处,同时将第一种酶均匀包埋于CaCO3微球中;通过戊二醛交联PAH形成稳定的高分子网络;在高分子网络受限空间内实施仿生钛化,同时原位包埋第二种酶,去除模板后,成功的构建了分隔式多酶系统。构建过程中,CaCO3具双模板功能,即同时为微囊的微米级空腔结构和囊壁中介孔结构的形成起到模板作用;PAH在CaCO3微球中的表面偏析行为为囊壁的形成提供了物质基础。多酶系统应用于CO2转化过程,甲醛收率达70.0%以上,且初始反应速率为目前研究水平的2倍,循环使用10次后,酶活性无显著降低。此外,该杂化微囊在药物释放及污水处理领域也表现出了优异的应用特性。　　第五部分,基于仿生矿化和层层自组装构建了分隔式多酶系统,实现了多酶催化过程的高效强化。受自然界中线粒体等双膜结构的启发,将过程仿生进一步拓展到过程和结构仿生。通过共沉淀技术形成CaCO3微球作为第一模板,同时原位包埋第一种酶;通过聚电解质层层自组装技术在微球表面形成有机内膜;通过在内膜表面实施仿生硅化形成氧化硅薄层作为第二模板,同时原位包埋第二种酶;通过在氧化硅层表面实施仿生钛化形成氧化钛薄层作为外膜,去除模板后,成功的构建了分隔式多酶系统。多酶系统应用于CO2转化过程,甲醛收率高达82.0%,选择性大于90.0%,循环使用10次后,仍能维持初始酶活的70.0%左右。