敏感催化剂的保护屏水凝胶可阻挡有害氧气

一个国际研究团队已经找到了一种保护敏感催化剂免受氧气损害的方法。将来，这可以促进用分子催化剂或用生物分子如氢化酶产生氢燃料电池。迄今为止，这只能使用稀有且昂贵的贵金属铂金来实现。Bochum和Mülheim的研究人员与他们的法国同事一起，通过Angewandte Chemie和The Journal of the American Chemical Society撰写的两篇文章描述了水凝胶作为生物分子“保护屏”的方式。

对催化剂的要求难以调和

为了适合工业应用，催化剂必须高效，稳定且价格合理; 此外，它们必须针对一种特定的化学反应进行定制。“在一个分子中统一所有这些要求是一个相当大的挑战，”波鸿鲁尔大学化学系的NicolasPlumeré博士说。然而，其中嵌入催化剂的新型水凝胶可以极大地简化未来燃料电池催化剂的开发。为了探索这种可能性，波鸿的研究人员开始与米尔海姆马克斯普朗克化学能转换研究所和Aix马赛大学以及法国国家科学研究中心(CNRS)的同事开展合作项目。

水凝胶作为溶剂和保护环境

对于他们的实验，德国团队使用来自绿藻Chlamydomonas rheinhardtii的氢化酶; 它将氢分解为质子和电子。通常，即使痕量的氧也会对该生物分子造成不可逆的损害。然而，研究人员将其纳入水凝胶中，该水凝胶具有两种功能：它充当溶剂，确保所有反应配偶体快速，轻松地到达酶。同时，它提供了一种保护环境，即氧气不能渗透到酶中，即使它以相对高的浓度存在。诀窍：氢化酶活性导致电子的产生; 它们在水凝胶中游荡并传递给氧气，从而将其转化为无害的形式，即水。

未来催化剂设计可能变得相当容易

通过模拟和实验，德国 - 法国团队展示了水凝胶的另一个重要特性。由于暴露于失活分子，许多催化剂的活性随时间降低。有些可以通过特殊的重新激活过程再次实现。然而，值得注意的是，水凝胶甚至保护那些不存​​在再活化过程的催化剂。“因此，在开发用于技术应用的催化剂时，我们将不再需要关注稳健性或适当的再活化过程，”马克斯普朗克化学能转换研究所的化学家OlafRüdiger解释说。“我们可以专注于最大化催化剂的活动。

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