(相關(guān)資料圖)

一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將天然酶的某些結(jié)構(gòu)特征轉(zhuǎn)移到金屬納米粒子上，這些特征確保了特別高的催化活性。因此，所需的化學(xué)反應(yīng)不像通常那樣在顆粒表面發(fā)生，而是在金屬顆粒內(nèi)部的通道中發(fā)生 - 并且催化活性高三倍。來自澳大利亞新南威爾士大學(xué)和德國(guó)波鴻魯爾大學(xué)的團(tuán)隊(duì)在2018年9月23日在線發(fā)表的“化學(xué)學(xué)會(huì)雜志”上報(bào)道了這些納米酶。

渠道中的活躍中心

在酶的情況下，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的活性中心位于內(nèi)部。反應(yīng)物質(zhì)必須通過從周圍溶液到活性中心的通道，其中空間結(jié)構(gòu)提供特別有利的反應(yīng)條件?！袄纾僭O(shè)通道中存在局部改變的pH值，活性中心的電子環(huán)境也是天然酶效率的原因，”波鴻電化學(xué)中心負(fù)責(zé)人Wolfgang Schuhmann教授說?？茖W(xué)。

通道由鎳 - 鉑顆粒產(chǎn)生

為了人工模仿酶結(jié)構(gòu)，研究人員生產(chǎn)了直徑約10納米的鎳和鉑顆粒。然后，他們通過化學(xué)蝕刻去除鎳，從而形成通道。在最后一步中，它們停用了粒子表面上的活動(dòng)中心?！斑@使我們能夠確保只有通道中的活躍中心才能參與反應(yīng)，”電化學(xué)科學(xué)中心的博士候選人Patrick Wilde解釋道。研究人員將以這種方式產(chǎn)生的顆粒的催化活性與表面上具有活性中心的常規(guī)顆粒的活性進(jìn)行了比較。

活動(dòng)量增加三倍

為了進(jìn)行測(cè)試，該團(tuán)隊(duì)使用了氧氣還原反應(yīng)，其中除其他外，還構(gòu)成了燃料電池運(yùn)行的基礎(chǔ)。通道末端的活性中心比顆粒表面上的活性中心更有效地催化反應(yīng)三倍。

“結(jié)果顯示了納米酶的巨大潛力，”電化學(xué)科學(xué)中心組長(zhǎng)Corina Andronescu博士總結(jié)道。研究人員現(xiàn)在想要的概念擴(kuò)展到其它反應(yīng)，如電催化CO 2還原，并調(diào)查活動(dòng)增加的原理的更多細(xì)節(jié)?！拔覀兿Ｍ軌蚰７旅冈谖磥砀玫匕l(fā)揮作用的方式，”Schuhmann補(bǔ)充道?！白罱K，我們希望這一概念能夠?yàn)楣I(yè)應(yīng)用做出貢獻(xiàn)，以便利用可再生能源產(chǎn)生的電能提高能源轉(zhuǎn)換過程的效率。

關(guān)鍵詞： 活性中心 催化活性 研究人員