氧氣是能量轉化生物催化劑的最大敵人。保護膜可以屏蔽它們-但只能添加其他成分：碘化物鹽。

與理論預測相反，即使在保護膜下，氧氣也會在短時間內使生物催化劑失活，從而實現能量轉換。波鴻魯爾大學(RUB)的Resolv卓越集群研究團隊發(fā)現了以下原因：過氧化氫在保護膜上形成。向電解質中添加碘化物鹽可以防止這種情況的發(fā)生，并大大延長催化劑的壽命。來自Resolv的NicolasPlumeré教授，來自萊布尼茲分析科學研究院的ErikFreier博士和多特蒙德的馬克斯·普朗克化學能轉化研究所的WolfgangLubitz教授組成的團隊在《自然通訊》中報告了他們的發(fā)現。

在幾秒鐘內停用

生物和生物啟發(fā)的催化劑種類繁多，其催化性能接近貴金屬催化劑。然而，它們并未廣泛用于能量轉換過程。其原因是它們的不穩(wěn)定。NicolasPlumeré解釋說：“與可持續(xù)能源系統(tǒng)相關的一些活性最高的小分子轉化催化劑對氧氣是如此敏感，以至于它們在接觸氧氣后幾秒鐘內就會完全失活。”

該研究小組最近發(fā)現，具有氧化還原活性的薄膜可以保護受生物啟發(fā)的生物甚至是諸如氫酶的生物催化劑。理論模型預測，對氧氣的保護應無限期地持續(xù)。但是，在實驗中，這種保護到目前為止僅有效了幾個小時。“這與我們的理論計算相矛盾，即使考慮到相同催化劑在無氧環(huán)境中的壽命也無法解釋，”Plumeré說。后者長達六個星期且營業(yè)額不變。

方法的組合探索問題

這導致研究人員得出結論，要么對氧氣的保護機制尚未了解，要么除了被氧氣鈍化外，還會發(fā)生其他有害過程。為了對此進行調查，他們結合了多種方法，使他們能夠詳細檢查受保護層中發(fā)生的情況。由ErikFreier在實驗室中進行的共聚焦熒光顯微鏡和相干的抗Stokes拉曼散射相結合，以及用于分析保護基質的電化學分析表明：保護過程導致過氧化氫的積累，從而促進了對催化膜的破壞。

研究人員表明，即使碘鹽暴露在高氧氣濃度下，以恒定的營業(yè)額，過氧化氫與碘化物鹽的分解也會延長用于氫氧化的加氫酶的半衰期，直至長達一周。“總的來說，我們的數據證實了氧化還原膜使對氧敏感的催化劑完全不受氧直接失活的理論，”Plumeré總結道。“但是，重要的是還要抑制過氧化氫的產生，以實現對氧化應激的完全保護。”

研究人員說：“我們的工作表明，向電解質中添加碘鹽的簡單策略足以顯著降低生物催化劑的失活率。”他們認為，這將使其他電催化過程在實際應用中得以廣泛實施。這也包括能量轉換過程，例如通過減少二氧化碳產生太陽能燃料以及精細或堿性化學物質(例如氨)的電合成。