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北理工材料学院梁敏敏课题组在单原子纳米酶设计制备方面获得重要进展

2021年11月2日,《Journal of the American Chemical Society 》 在线发表了题为“Thermal Atomization of Platinum Nanoparticles into Single Atoms: An Effective Strategy for Engineering High-Performance Nanozymes”的研究文章。纳米酶以其高稳定、成本低、易于储存等优点成为天然酶的理想替代品。然而目前纳米酶的催化性能还无法满足其在生物医学等领域的应用。随着纳米科学和技术的快速发展,新兴的单原子纳米酶以单个金属原子为活性中心,在各种催化反应中均表现出优异的性能。但是目前制备的单原子纳米酶由于缺乏金属活性中心和载体之间的稳定键合作用,再加之高的比表面自由能,使得单个金属原子有很强的迁移倾向并聚集成颗粒,这直接导致单原子纳米酶的催化性能下降甚至失活。该论文建立了一种制备高活性且共价稳定的金属单原子纳米酶的普适化方法,能够将铂金属纳米颗粒从纳米级别直接热解为单原子铂,并通过N、P 和 S 的配位键合将金属活性中心稳定下来,该过程使得单个铂活性中心的类过氧化物酶催化效率从9960 M-1s-2提升到100万多。该研究工作为合理设计和优化人工酶模拟酶开辟了新思路。

文章的通讯作者为北京理工大学材料学院梁敏敏教授和清华大学王定胜教授。本研究得到了国家重点研发项目、国家自然科学基金和中国科学院青年创新促进会等的支持。

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图1. 高活性单原子纳米酶制备策略

文章信息:Yuanjun Chen, Peixia Wang, Haigang Hao, Juanji Hong, Haijing Li, Shufang Ji, Ang Li, Rui Gao, Juncai Dong, Xiaodong Han, Minmin Liang*, Dingsheng Wang*, Yadong Li. Thermal Atomization of Platinum Nanoparticles into Single Atoms: An Effective Strategy for Engineering High-Performance Nanozymes. J. Am. Chem. Soc. (2021) https://doi.org/10.1021/jacs.1c08581


文章链接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.1c08581


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