Sci. China Chem. | 磷化钴纳米颗粒催化过氧化氢展现类酶活性的完整反应机理

背景介绍：

H2O2作为重要的绿色氧化剂，在传统工业中被广泛应用，包括纺织品印染、造纸和有机合成等。此外，在生物医学领域，例如抗菌、疾病的检测和治疗等，H2O2可以被具有类过氧化物酶或类过氧化氢酶活性的纳米颗粒催化产生活性氧化物种或O2。然而，对于H2O2催化机理的理解不足却严重限制了合理设计具有高活性、选择性的相关催化剂。

成果简介：

本研究以具有强还原性和催化活性的CoP纳米颗粒作为研究对象，结合分子动力学模拟和密度泛函理论计算以及微观反应动力学分析，探索了H2O2在不同pH条件下可能发生的各种反应路径，并通过实验进一步验证了理论结论。

研究发现，在中性（碱性）条件下，由H2O2（H2O）解离产生并吸附在CoP纳米颗粒上高覆盖度的O*/OH*促进了H2O2脱氢产生O2，表现类氧化氢酶活性；在酸性条件下，O*/OH*则会被溶液中的H+消耗，H2O2均裂表现类过氧化物酶活性。此外，由H2O2分解产生的羟基自由基（OH·）与TMB（3,3′,5,5′-四甲基联苯胺）通过H键形成络合物（络合OH·）是主要的活性中间体，而不是先前报道中认为的游离OH·直接参与反应。研究还发现在CoP纳米颗粒表面上的O*/OH*表现出的氧化活性可基本忽略不计。

该研究提供了新视角，有助于深入理解催化H2O2解离表现类酶活性的机制，并为设计更高效、更高选择性的相关催化剂提供了理论指导。

图1. CoP纳米颗粒催化H2O2解离的反应机制示意

该研究成果以“Full reaction mechanism of hydrogen peroxide catalyzed by reductive CoP nanoparticles: the enzyme-like activity”为题，发表在Science China Chemistry上。该文章的通讯作者为国家纳米科学中心施兴华研究员和王会副研究员，第一作者为国家纳米科学中心的博士研究生万铠玮。

转自：“NANO学术”微信公众号

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