近期，中国科学技术大学环境科学与工程系在环境功能材料仿酶催化领域取得新进展。相关研究以“Engineering Adaptive Hydrogen Bond Networks in Metal−Organic Frameworks for Bioinspired H2O2 Catalysis Enhancement”为题，于2026年1月发表在ACS Nano，建立了一种以可自适应氢键网络为核心的仿酶催化性能提升方法。

在水处理过程中，氧化剂的活化效率与反应选择性直接影响能耗、药耗与副产物风险，其中过氧化氢是最为常用的氧化剂。天然过氧化物酶之所以能够在温和条件下高效催化，除金属中心外，还依赖活性口袋内的氢键网络对底物进行定向吸附、电子极化与特定中间体稳定性；人工仿酶材料已在静态位点设计上有所突破，若进一步将动态微环境调控纳入设计框架，将为复杂条件下的催化效率提升与选择性调控提供新思路。

本工作从催化位点及微环境均可灵活调控的金属有机框架材料出发，选择具有高孔容与良好稳定性的MIL-101(Fe)作为母体框架，通过对有机配体进行位点特异性羟基化，在FeO6中心周围构建了一个受限的氢键网络，通过O−H···O相互作用稳定H2O2衍生中间体并促进O−O键活化，随后借助定向氢键实现电子分布的持续极化，并通过可逆氢键切换加速产物脱附，从而实现活性位点的快速周转与自再生。由此，材料的类过氧化物酶活性较常规Fe3O4纳米颗粒提升94.1倍，并可在10-1000 μM范围内实现稳定且灵敏的H2O2活化响应。该研究为环境领域的仿酶催化材料提供了新的设计方法，不再仅依赖金属位点本身，而是通过可编程氢键网络重塑反应微环境，有望用于绿色氧化过程强化、氧化剂利用效率提升以及过程监测等场景，为面向复杂水体系的仿生多相催化与低副产物氧化技术发展提供了新思路。

图. 自适应氢键网络协同Fe活性中心的人工过氧化物酶催化剂设计

该研究工作得到了国家自然科学基金、安徽省高校协同创新计划等项目的支持。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c16726