Transition Metal High‐Entropy Nanozyme: Multi‐Site Orbital Coupling Modulated High‐Efficiency Peroxidase Mimics

催化作用 过渡金属 化学 密度泛函理论 电子转移 辣根过氧化物酶 活动站点 吸附 金属 联轴节(管道) 化学物理 纳米技术 光化学 材料科学 计算化学 物理化学 生物化学 有机化学 冶金
作者
Jianxing Feng,Xuewei Yang,Ting Du,Liang Zhang,Pengfei Zhang,Junchen Zhuo,Linpin Luo,Hao Sun,Yaru Han,Lizhi Liu,Yizhong Shen,Jianlong Wang,Wentao Zhang
出处
期刊:Advanced Science [Wiley]
卷期号:10 (33): e2303078-e2303078 被引量:112
标识
DOI:10.1002/advs.202303078
摘要

Abstract Strong substrate affinity and high catalytic efficiency are persistently pursued to generate high‐performance nanozymes. Herein, with unique surface atomic configurations and distinct d‐orbital coupling features of different metal components, a class of highly efficient MnFeCoNiCu transition metal high‐entropy nanozymes (HEzymes) is prepared for the first time. Density functional theory calculations demonstrate that improved d‐orbital coupling between different metals increases the electron density near the Fermi energy level ( E F ) and shifts the position of the overall d‐band center with respect to E F , thereby boosting the efficiency of site‐to‐site electron transfer while also enhancing the adsorption of oxygen intermediates during catalysis. As such, the proposed HEzymes exhibit superior substrate affinities and catalytic efficiencies comparable to that of natural horseradish peroxidase (HRP). Finally, HEzymes with superb peroxidase (POD)‐like activity are used in biosensing and antibacterial applications. These results suggest that HEzymes have great potential as new‐generation nanozymes.
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