一类受生物启发的双膦双硒镍配合物的合成及其电催化产氢性能

谢安，潘中华，骆耿耿,3,*

1厦门理工学院材料科学与工程学院，福建省功能材料及应用重点实验室，福建 厦门 361024

2华侨大学材料科学与工程学院，福建 厦门 361021

3中国科学院福建物质结构研究所，结构化学国家重点实验室，福州 350002

1 引言

氢能具有高燃烧值和燃烧产物无污染等特点，是当前最有前途的清洁能源之一1,2。其中，电催化产氢被认为是可持续性生产氢气的一种有效手段3,4。因此，如何在分子水平上研制低成本的高效产氢催化剂则成为备受瞩目的研究课题3–5。自然界中，厌氧微生物体内存在一种能够催化质子还原的酶，即氢化酶6。根据其所含元素的组成及结构不同，氢化酶通常被分为[FeFe]氢化酶，[NiFe]氢化酶和[Fe]氢化酶(又称Hmd氢化酶)。其中的[NiFe]氢化酶具有催化可逆分裂重组分子氢的能力，因此对这类酶的活性中心结构，催化机理及化学模拟的研究一开始就引起科学家们的广泛关注6,7。

[NiFe]氢化酶的活性中心结构可描述为：由Ni和另外一个金属中心Fe组成的异核配合物，主要配位环境含4个半胱氨酸残基，其中2个半胱氨酸残基S作为端基与Ni配位，余下的2个半胱氨酸残基S除了与Ni配位外同时与Fe中心形成桥连。[NiFe]氢化酶旗下还有一类非常特殊的酶，即[NiFeSe]氢化酶8。[NiFeSe]氢化酶的活性中心仅仅是把与Ni配位的一个半胱氨基残基的S替换成Se原子。然而，这样简单的原子替换不仅提高了[NiFeSe]氢化酶的催化产氢效率，而且还赋予了[NiFeSe]氢化酶一些特殊的性质：如其在空气或氢气氛围下，催化产氢活性较少被抑制8。……