单原子纳米酶，是一类以原子形式分散的特殊种类的纳米酶。在整合了酶的催化能力和纳米材料的各项优势的同时，单原子纳米酶以高原子利用效率、明确的催化活性中心等独特优势在生物传感、环境治理、疾病诊疗等领域广受关注。然而，以原子形式分散的金属，其表面自由能急剧增加，极易发生聚集导致活性衰减。在众多合成方法中，人们致力于增强金属原子与配位的杂原子之间的相互作用，例如，在金属氢氧化物/氧化物基底上构筑缺陷位点、利用基底材料提供空间限域效应等方法。但是这些方法往往存在诸多缺陷，例如，金属有机骨架（MOFs）材料的热解法中，MOFs的结构易塌陷，导致体积收缩，从而不利于单原子金属的高度分散。且多数的合成方法中，常需要酸刻蚀步骤来去除由非单原子分散状态的金属，这无疑将大大降低金属单原子的负载量。另外，对于基底材料上的稳定位点，往往需要精心的设计，且多数情况下基底材料仅局限于纳米尺度。以上是导致现如今多数的单原子材料负载量低的重要原因。
近日，我院Ming Zhou教授团队在期刊《德国应用化学》上发表题为“Guided Synthesis of a Mo/Zn Dual Single-Atom Nanozyme with Synergistic Effect and Peroxidase-like Activity”的研究论文。第一作者是我院师资博士后马崇博，通讯作者是我院的MingZhou教授、南京大学的魏辉教授，以及吉林大学的王明教授。本文创新式地将基底材料的宏观维度作为提高金属单原子负载量的切入点，将表面含有大量含氧基团、制备过程简单、原料廉价易得的PVA气凝胶材料，作为稳定金属单原子的基底物质，通过利用超分子配合物/杂多酸的溶液浸润气凝胶，再进行碳化处理，即得到了基于Mo/Zn的双金属单原子纳米酶（图1a）。合成方法中省去了强酸刻蚀步骤，以赋予金属单原子高负载量（Mo 7.3 wt%, Zn 1.5 wt%）。扩展X-射线吸收精细结构（EXAFS）谱图确定了Mo/Zn的配位环境的同时，也证实了Mo/Zn双金属单原子协同效应的存在。利用该材料的类过氧化物酶活性，对细胞内的过氧化氢、人体血清中的葡萄糖、胆固醇和商用饮料中的抗坏血酸进行检测（图1b）。
图1. (a)以PVA气凝胶为基底的Zn/Mo双金属单原子的合成过程示意图；(b)该纳米酶材料在细胞内的过氧化氢、人体血清中的葡萄糖、胆固醇和商用饮料中的抗坏血酸的检测方面的应用。
【论文链接】
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/ange.202116170
