近日，bat365中文官网2019级本科生刘颖（现已是浙江大学生物系统工程与食品科学学院的直博生）主持的本科优秀毕业设计（论文）培育项目（重点项目）的相关研究，已在Nature Index选定期刊Inorganic Chemistry上在线发表，题为Ce/Zr-MOF with Dual Cycle Synergistic Catalysis Pathway Enabling Enhanced Peroxidase-like Performance for Wearable Hydrogel Patch Visualization Sensing Platform”（DOI: 10.1021/acs.inorgchem.3c01874）。该论文第一作者为刘颖，bat365在线平台登录为唯一通讯单位，bat365中文官网王坤教授和智能农机装备理论与技术重点实验室丁丽君博士为论文的通讯作者。
较单金属有机框架（MOFs）材料，很多双金属MOFs材料通常表现出更加优异的物理和化学性质，尤其是其催化活性的显著提高。协同效应虽然常被用来解释双金属MOFs活性增强的原因，但这两种金属节点间是如何协同作用，并提高类酶催化活性的机制仍然不是很清晰。如，目前双金属间电子转移的协同机制，无法解释无价态变化的Zr位点与Ce位点之间的相互作用。据此，该论文设计并利用用简单的一锅法合成了Ce/Zr双金属MOF（Ce/Zr-MOF）。研究表明，该双金属MOF较其金属MOF，具有增强类过氧化物酶活性。作者在文中提出了双金属催化的双循环协同催化可能路径，并阐明了双金属协同催化过程在H2O2分解和活性氧生成中的作用：Ce的引入，提高了Ce/Zr-MOF的电导率和电子转移能力，促进了•OH的生成；Ce-cycle和Zr-cycle协同进行，Ce/Zr-MOF的类过氧化物酶活性得到了显著增强。进一步，利用Ce/Zr-MOF良好的类过氧化物纳米酶特性，并将其作为比色传感元件，与水凝胶衬底结合构建了可穿戴比色传感器用于植物中过氧化氢检测。研究表明，所制备的水凝胶传感器具有高柔韧性、生物相容性和对各种表面良好的粘附性；同时亲水性水凝胶的使用，有利于亲水性催化产物的富集，与游离催化剂粉末相比，变色更加明显，降低了检出限。该集成的全固态传感平台可以高效地将植物释放的H2O2浓度信息转化为颜色变化，通过手机上的“比色采集”程序直接读出灰度值；传感器H2O2检出限为3.3 μM（S/N=3），线性范围为10~105 μM，落在植物生理范围（10~100 μM）内。值得注意的是，这种方法不需要熟练的操作和特殊的设备，为早期诊断植物健康状况和优化植物生长提供了可能。
该研究成果得到了国家自然科学基金项目和本科优秀毕业设计（论文）培育项目（重点项目）的支持。
文章链接：http://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.3c01874
