金属纳米催化剂模仿酶的结构

一个国际研究小组已经将天然酶的一些结构特征转移到金属纳米颗粒上，这确保了特别高的催化活性。因此，所需的化学反应不会像往常一样发生在颗粒表面，而是发生在金属颗粒内部的通道中——催化活性要高三倍。来自澳大利亚新南威尔士大学和德国波鸿鲁尔大学的团队在2018年9月23日在线发表的《美国化学学会杂志》上报道了这些纳米酶。

频道中的活动中心

就酶而言，化学反应的活性中心位于内部。反应物必须通过通道从周围的溶液到达活性中心，在那里空间结构提供了特别有利的反应条件。波鸿电化学中心负责人沃尔夫冈舒曼教授说：“例如，假设通道中存在局部变化的pH值，活性中心的电子环境也是天然酶效率的原因。科学。

通道是由镍-铂粒子产生的。

为了人工模拟酶的结构，研究人员生产了直径约为10纳米的镍和铂颗粒。然后，他们通过化学蚀刻去除镍，从而形成通道。在最后一步中，他们禁用了粒子表面的活动中心。电化学科学中心博士生帕特里克王尔德解释说：“这使我们能够确保只有通道中的活跃中心才能参与反应。研究人员比较了以这种方式产生的粒子和表面有活性中心的传统粒子的催化活性。

活动增加三倍

为了测试，该团队使用了氧还原反应，这是燃料电池运行的基础。通道末端的活性中心催化反应的效率是颗粒表面活性中心的三倍。

“结果显示了纳米酶的巨大潜力，”电化学科学中心负责人Corina Andronescu博士总结道。研究人员现在希望将这一概念扩展到其他反应，如电催化CO2还原，并研究活性增加原理的更多细节。“我们希望模仿酶在未来发挥更好作用的方式，”舒曼补充道。“最后，我们希望这一理念能够有助于工业应用，从而利用可再生能源产生的电能来提高能源转换过程的效率。”

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