近期，中国科学技术大学环境科学与工程系在仿生催化水处理技术领域取得了新进展。研究团队受天然酶结构启发，通过将天然辅因子血红素与氮化碳纳米片自发组装，成功构建了一种具有动态三维催化中心的新型高效仿生催化剂。相关研究成果以“Bioinspired Allosteric Peroxidase-like Enzyme with Dynamic 3D Catalytic Centers for Advanced Water Treatment”为题，发表于Environmental Science & Technology。

天然酶的高效催化源自其活性位点精准的三维配位环境，该环境构成了一个空间优化的功能性反应中心。受此启发，本研究构建了以天然辅因子血红素与氮化碳纳米片自发轴向配位而成的具有动态三维催化中心的仿生催化剂。这种轴向配位诱导了血红素分子的非平面构型扭曲，进而调控其电子分布。这一结构变化被阐释为一种“仿生变构调控”机制，有效加速了过一硫酸盐活化过程中的限速步骤——硫酸根的解离，从而提升了催化效率。该工作为设计高效稳定的仿生催化剂提供了全新的结构范式与理论依据，为发展绿色水处理技术开辟了新途径。

图 合成的C3N4-Hemin仿生酶的仿生变构调控探索

该工作得到了国家自然科学基金和安徽省自然科学基金等项目的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.5c10921