分會

第四十三分會：納米催化

摘要

最近單原子納米酶受到了廣泛的關(guān)注，因為它們不僅最大程度地利用了每個金屬原子，而且提供了一個平臺，彌合了天然酶和人造酶之間的鴻溝[1-3]。然而，由于來自載體材料的負電氮/氧原子的配位，那些單原子位點的電子狀態(tài)通常帶正電（相對于其金屬形式），導(dǎo)致氧化還原反應(yīng)中的低反應(yīng)性。因此，金屬原子及其比反應(yīng)性的平衡利用對于將人工酶作為氧化還原酶模擬物的實際應(yīng)用至關(guān)重要。我們證明了Ru金屬在載體表面上的電子狀態(tài)與它的螯合原子密切相關(guān)，從陽離子Ru-O3位點到金屬樣Ru-Ru3位點。發(fā)現(xiàn)Ru的電子狀態(tài)是影響過氧化物酶樣活性位點的主要因素。對于Ru單原子，Ru-O3位點帶正電荷的Ru（+1.25 | e |）使Lewis堿產(chǎn)物（即水）的解吸對于下一個催化循環(huán)極為困難，從而使過氧化物酶的活性降低。與形成鮮明對比的是，當使用Ru 納米團簇時，在酸度較低的Ru-Ru3的金屬狀Ru（～0 | e |）上可以大大簡化此過程。 Ru-Ru3位的重復(fù)利用確保了催化的連續(xù)性，使Ru簇在每個原子上甚至比單原子Ru更具活性。使用過氧化物酶模擬物進行過氧化氫和葡萄糖檢測進一步證明了這一結(jié)果。因此，我們已經(jīng)證明，最大程度利用金屬原子與它們的比反應(yīng)性之間的平衡對于設(shè)計具有高模擬活性的人造酶都是至關(guān)重要的。

關(guān)鍵詞

單原子納米酶;過氧化物酶;電子狀態(tài)

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