纳米酶因其多样的酶催化活性而备受关注。但是构建具有强大催化活性的新型纳米酶仍然存在挑战。这里，报道了一种原子级分散且完全暴露的Cu3簇，其稳定在富含缺陷的纳米金刚石-石墨烯杂化载体(Cu3/ND@G)上，该载体具有独特的活性吸附位点，有利于O2的吸附和裂解，从而增强类似氧化酶的活性和抗菌活性。研究表明，Cu3/ND@G的催化速率常数(Kcat = 1.474×10-1 s-1)高于之前报道的Cu单原子氧化酶模拟物(0.5×10-3 s-1)，甚至优于商业Pt/C (1.01×10-2 s-1)。密度泛函理论计算表明，原子分散的Cu3簇作为活性中心显著提高了类似氧化酶的活性，这归因于O2容易分解成活性氧物种(•OH)。原子级分散的Cu3簇在NaAc缓冲液中具有100%的抗菌率，显示了其在抗菌材料领域的潜在应用。
 
 
Figure 1. Cu-NPs/ND@G 和 Cu3/ND@G 的形态表征。Cu-NPs/ND@G 在低 (A) 和高 (B) 倍率下的 AC-HAADF-STEM 图像。Cu3/ND@G 在低 (C) 和高 (D) 倍率下的 AC-HAADF-STEM 图像。
 
 
Figure 2. Cu-NPs/ND@G和Cu3/ND@G 的结构表征。(A) Cu-NPs/ND@G 和 Cu3/ND@G 的XRD图。(B) XPS 光谱。 (C) Cu-NPs/ND@G、Cu3/ND@G、CuO 和Cu箔的Cu K边缘XANES 光谱和 (D)傅立叶变换 (FT)。
 
 
Figure 3．Cu-NPs/ND@G和Cu3/ND@G 的类似氧化酶样活性。(A) 在空气饱和的NaAc缓冲溶液中的典型米氏图。(B) 在O2饱和、空气饱和、以及N2饱和的 NaAc 缓冲液条件下，Cu3/ND@G 的紫外-可见 (UV-vis) 吸收光谱。(C) Cu-NPs/ND@G和(D) Cu3/ND@G在空气饱和的NaAc缓冲溶液（pH = 4.5）中生成DMPO/•OH 加合物的ESR谱图。
 
 
Figure 4．Cu-NPs/ND@G和Cu3/ND@G的抗菌性能。生长抑制试验:将不同的材料和菌液涂在LB琼脂平板上，用大肠杆菌培养，分别用用(A)空白、(B) ND@G、(C) Cu-NPs/ND@G和(D) Cu3/ND@G处理，培养条件:37℃和24 h。
  
      该研究工作由辽宁大学Lini Yang和Lixin Xia课题组于2021年发表在Applied Catalysis B: Environmental期刊上。原文：Defect-rich graphene stabilized atomically dispersed Cu3 clusters with enhanced oxidase-like activity for antibacterial applications。

转自《石墨烯研究》公众号