中国科学技术大学环境科学与工程系在单原子纳米酶构-效关系及催化污染物降解的研究取得进展。该研究以细胞色素为参考对象，构建了以Fe-N₅为催化中心的单原子纳米酶催化剂，在过氧化物活化降解微污染物的过程中展示出优异的活性和选择性。研究成果以“Axial N Ligand-Modulated Ultrahigh Activity and Selectivity Hyperoxide Activation over Single-Atoms Nanozymes”为题，于2022年11月30日发表在Advanced Science上（DOI:10.1002/advs.202205681）

纳米酶催化剂在有生物酶高活性的同时，又具有稳定性高，成本低等优势，受到了研究者的青睐，在能源和催化领域得到了较多的研究和应用。但是目前纳米酶的催化活性与生物酶之间仍然存在一定差距，需进一步研究纳米酶催化剂的构-效关系。单原子催化剂由于其最大化的原子利用效率和较高的活性，且催化位点和结构较为均一，为纳米酶的催化性能提升提供了新的思路。

针对上述挑战，研究构建了以Fe-N₅为活性位点的单原子纳米酶催化剂，并用于过氧化物催化降解微污染物的体系中，发现Fe-N₅单原子纳米酶催化剂可以被过氧化物活化产生Fe(IV)=O活性中间体，从而快速降解和矿化微污染物。通过实验证据和理论计算证明，Fe-N₅活性位点中轴向配位的N原子对于纳米酶的催化活性和选择性具有至关重要的作用，为纳米催化酶的设计和应用提供了依据。

该工作得到了科技部、国家自然科学基金委等资助。

图1 纳米酶催化降解污染物的作用机制

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202205681