Ученые химического факультета МГУ предложили новый катализатор для восстановления пероксида водорода. Он состоит из наночастиц берлинской лазури (синий пигмент, смесь гексацианоферратов (II)) и ускоряет реакцию восстановления в 1000 раз лучше, чем пероксидаза хрена — известный «природный» катализатор этого процесса. Результаты работы опубликованы в Journal of American Chemical Society.
Пероксид (перекись) водорода — соединение с формулой H2O2. Кислород в такой молекуле находится в промежуточной степени окисления -1, поэтому пероксид является очень активным окислителем (т.е. частицей, принимающей электроны). Люди используют это вещество во многих областях: для дезинфекции сточных вод, для отбеливания в целлюлозном производстве, для обработки свежего коровьего молока. К сожалению, случаются и утечки перекиси в окружающую среду, поэтому его определение и восстановление — важная научная задача. Кроме того, детектирование перекиси может использоваться в медицине для обнаружения разных заболеваний: окcидaтивнoго cтpeccа, диабета и некоторых видов рака.
Существует природный катализатор восстановления пероксидов — фермент пероксидаза, которую получают из корней хрена. Химики из МГУ смогли воспроизвести и улучшить свойства пероксидазы, сконструировав свой собственный «нанофермент» из частиц берлинской лазури — синего красителя, известного еще с XVIII века. Это соединение представляет собой смесь комплексных цианидов железа c усредненной формулой Fe7(CN)18.
Гравюра Хокусая «Большая волна в Канагаве» выполнена c использованием берлинской лазури (она же прусская синь)
Берлинская лазурь уже применялась ранее для каталитического определения перекиси, но ученые МГУ синтезировали ее нетрадиционным путем, использовав в процессе синтеза ту самую перекись, которую в итоге предполагается каталитически восстанавливать. Полученные таким образом частицы имеют несколько другую микроструктуру и лучше подходят для катализа. Каталитические свойства частиц зависят от размера: большие частицы показывали лучшую активность. Для самых лучших образцов с диаметров 570 нм каталитическая константа (параметр, который показывает, насколько быстрее протекает реакция) оказалась в 6500 раз выше, чем у пероксидазы в тех же условиях.
В дальнейшем такие катализаторы могут применяться для определения перекиси в парах. Например, недавно авторы работы предложили электрохимический сенсор с бумажным улавливателем паров: наночастицы в нем наносятся на плоский электрод, а о наличии перекиси можно судить по протекающему току.
Полученные «наноферменты» очень стабильны (их свойства не меняются после годичного хранения в физиологическом растворе) и безопасны для человека (цианидные фрагменты в них связаны в прочный и нетоксичный ион гексацианоферрата). Вполне вероятно, что они найдут применение не только в промышленных сенсорах, но и в медицинских приборах.
Источник контента: nformio.ru
