摘要：尿素电氧化反应作为尿素电解制氢和直接尿素燃料电池共同的半反应,是实现含尿素废水绿色处理及资源化利用的重要反应。然而其复杂六电子转移过程导致的缓慢动力学,及反应过程中涉及多种中间体的生成与转化,使得催化剂活性低且稳定性差,因此有必要结合原位表征技术探明催化机理以科学理性设计尿素电氧化催化剂。针对基于电化学原位技术的尿素电氧化反应相关研究,从反应机理、反应路径和催化剂改性机制3个方面进行分类综述,着重探讨采用电化学原位红外光谱和电化学原位拉曼光谱的尿素电氧化催化机理,通过分析反应过程中键断裂与键生成及各种特征峰的变化规律,深入探索尿素电氧化反应强化策略。最后,展望基于原位技术的尿素电氧化研究的发展方向,以设计开发高效稳定电催化剂推进其应用。

摘要：目的:基于分子对接和定点突变制备蛋白突变体,用UPLC-Q-Exactive Orbitrap/MS分析酶产物变化,推测红花糖基转移酶CtUGT12的催化机理。方法:本研究发现了一种对木犀草素具有较高催化活性的红花类黄酮糖基转移酶CtUGT12。通过AlphaFold预测CtUGT12蛋白结构,用Autodock软件将CtUGT12分别与木犀草素以及尿苷二磷酸葡萄糖二钠盐进行分子对接,寻找到酶反应的关键活性位点进行定点突变。用蛋白突变体进行体外酶反应实验,通过高分辨质谱仪进行检测,推测CtUGT12催化机理。结果:本研究根据分子对接结果成功筛选了5个活性位点,设计并制备了8个CtUGT12蛋白突变体。利用突变蛋白进行体外酶反应实验并进行检测,质谱分析结果显示,CtUGT12可以催化木犀草素生成2个单-O-葡萄糖苷和2个二-O-葡萄糖苷。I127V、I127M、I443G、I443A、D444E活性差异不明显,F147S活性明显增强。E328R和E328M这2个突变体活性降低,但均生成了1个新的单-O-葡萄糖苷和1个新的双-O-葡萄糖苷,并且主产物发生了变化。结论:残基GLU328的突变能使CtUGT12的活性和产物组成发生明显改变,说明残基GLU328可能为CtUGT12参与木犀草素糖基化反应的关键活性位点。

摘要：肽基材料由于其与蛋白质高度相似和结构可控等优势,是构建人工模拟酶的一种理想材料;此外,小肽中氨基酸排列的多样性、序列的自组装特性、纳米结构稳定性、结构简单易于设计、良好生物相容性等优势,使得构建具有高效催化活性的肽基模拟酶具有非常好的应用前景。利用肽基材料通过理性设计活性位点来构建模拟酶具有多方面优势:(1)氨基酸序列可以直接从天然酶中的活性位点获得,保留酶的功能,但降低了酶固有的复杂性;(2)肽序列中可以嵌入各种具有特定结构及功能的活性位点,便于对模拟酶进行人工理性设计;(3)肽具有良好的生物相容性,可以在温和条件下催化反应进行。根据催化降解化学键的不同,可将肽基水解模拟酶分为以下几种:催化酯键降解的肽基模拟酶、催化肽键降解肽基模拟酶、催化糖苷键水解的肽基模拟酶。本文主要分析了具有水解酶活性的肽基模拟酶的活性来源、构建方法及微观结构、催化反应类型、催化影响因素、活性改善方法、作用机理及未来潜在应用等;以期为构建具有高效水解催化活性的模拟酶提供借鉴,推进肽基水解模拟酶的研究发展及实际应用。

摘要：近年来,环境治理和清洁能源生产已被视为世界的当务之急。利用可再生太阳能进行光催化反应是解决上述问题的一种有效途径。光催化体系较为复杂,光催化剂和助催化剂是影响光催化效率的两个关键因素。具有独特电子结构的过渡金属磷化物(TMPs)价格低廉、储量丰富,已成为光催化材料研究领域的新热点。本文从光催化效率提高的基本原理(光吸收增强、光生电子和空穴分离效率以及载流子利用率提高等)出发,综述了近十年来TMPs作为助催化剂和光催化剂的最新研究进展。最后,总结了TMPs在快速发展过程中依然存在全解水困难以及结构与光催化活性对应关系不明确等挑战,通过双功能TMPs的设计和理论计算的配合,新型高效光催化材料TMPs会对光催化效率的提高发挥重要作用。

摘要：以化石能源为主体的能源消耗不仅造成严重的大气污染,还产生大量的CO_(2),加剧了气候恶化。“减污降碳”成为全球绿色高质量发展的重大战略需求。其中,将CO_(2)催化转化为高附加值碳基化合物成为当前能源与环境领域研究的热点。目前,CO_(2)催化还原的技术主要有热催化、光催化、电催化、光热催化和光电催化等。其中,光热耦合的光驱动光热协同催化技术不但克服了单一光/热催化技术的不足,而且能充分发挥二者的优势,在低(无)能耗的条件下实现高效高选择性催化还原CO_(2)制备碳基化合物,是一种理想的催化还原路径。针对光热催化的分类、机理以及光热催化还原CO_(2)催化剂的优化设计分别做出了概述,并论述了光热催化还原CO_(2)的工业应用以及现存的问题,最后对光热催化还原CO_(2)技术的未来发展进行了展望。

摘要：糠醛和环戊酮羟醛缩合反应是制备高质量生物燃料的重要步骤之一。以生物质糠醛和环戊酮为原料合成可再生的生物燃料路线是可持续发展、符合绿色化学要求的。但对该反应的催化机理还不清楚,该反应在不同催化作用下,可以得到两种产物,即2,5-双(2-呋喃基亚甲基)环戊酮(F_(2)Cp)和2-(2-呋喃基亚甲基)环戊酮(FCp)。以F_(2)Cp作为目的产物,对用于该反应的酸催化剂、碱催化剂以及酸碱双功能催化剂的催化性能进行分析。结果表明,酸性Al_(2)O_(3)催化剂与酸碱双功能Na-HAP催化剂均具有较优的催化性能,并且采用无溶剂、微波辐射法,可提高反应速率。在此基础上,对催化机理进行了阐述与分析。机理分析表明,酸碱协同作用有利于羟醛缩合反应的进行。因此,设计制备具有适宜酸碱比例的固体酸碱双功能催化剂是后续该反应研究的重点,同时也为其他醛类或酮类的缩合反应提供一定的参考。

摘要：克氏锥虫唾液酸转移酶（TcTs）是恰加斯病的致病原,它具有由6个β片构成的桶状催化结构域。该催化结构域集中在酶N端的边缘。本文利用量子力学/分子力学（QM/MM）联用的模型研究了克氏锥虫唾液酸转移酶的催化机理。初始酶和底物复合物模型由蛋白质晶体数据库得到（PDB ID：lSOI）。其中QM部分在半经验模型中由AM1描述,在从头算模型中由B3LYP/6-3lG~＊描述。MM部分只取酶的N端结构域,并始终由AMBER力场来描述。QM部分与MM部分成键相互作用边界用pseudo-bond方法处理,将3个重要的氨基酸残基（Glu230,Asp59,Tyr342）的C_β-C_β键作为OM/MM模型中的pseudo-bond。由Nudged Elastic Band（NEB）路径优化方法得到的TcTs半经验的最低能量反应路径中,关键原子间距离沿最低能量路径的变化表明：反应开始后Glu230开始靠近Tyr342,当它们之间的氢键距离由2.9 A缩短为2.4 A时,Tyr342将质子转移给Glu230,增强了Tyr342酚氧负离子的碱性,更有利于Tyr342亲核进攻糖苷键。同时,Asp59作为酸,提供质子给糖苷键断裂后的离去基团。过程中,伴随着唾液酸的单糖糖环从扭曲的船式构象向松弛的椅式构象的转变,从而更有利于稳定生成的共价唾液酸-酶中间产物。对得到的半经验的最低能量反应路径再做B3LYP/6-31G~＊/MM模型下的优化,得到反应的能垒约为13.53 kcal/mol,说明该反应路径是合理的。研究结果与实验上通过突变的TcTs_（D59A）推测的乒乓双置换酸碱催化的机理一致,是对实验结论的有力支持,为TcTs抑制剂的设计和结构修饰提供了理论参考,有助于预防和抗恰加斯病的新药物研发。

摘要：简述了质子交换膜燃料电池(PEMFC)电催化剂研究发展的概况和催化机理研完的最新进展,并指出了PEMFC电催化剂的选择与设计应重点解决的理论指导问题。

摘要：由于药物及个人护理品(Pharmaceutical and Personal Care Products,PPCPs)在环境中的持久性或伪持久性特征,会对生物体造成严重危害。然而PPCPs种类复杂,性质各异,常规水处理工艺的去除率不足10%。臭氧氧化能力强,反应速度快、无二次污染,但反应过程中存在臭氧利用率低、反应不彻底等缺点。在臭氧氧化体系中加入催化剂,从而提高了PPCPs的降解效率成为重要的研究方向。根据投加催化剂的存在状态,对臭氧催化氧化进行了总结和展望。

摘要：β-内酰胺类抗生素,作为一线抗生素被广泛用于各类细菌感染的临床治疗.由位于质粒的基因blaNDM-1编码的新德里金属-β-内酰胺酶-1可高效水解几乎所有β-内酰胺类抗生素,对β-内酰胺类抗生素的应用造成了极大的威胁,开发有效的抑制剂新德里金属-β-内酰胺酶-1抑制剂迫在眉睫.而抑制剂分子的设计改造工作的开展有赖于对新德里金属-β-内酰胺酶-1结构和催化功能的研究,本综述旨在总结目前有关新德里金属-β-内酰胺酶-1结构、催化机理及其抑制剂的相关研究进展,为基于新德里金属-β-内酰胺酶-1结构的药物分子设计、改造等研究提供帮助.