Insight into Iron Leaching from an Ascorbate‐Oxidase‐like Fe−N−C Nanozyme and Oxygen Reduction Selectivity**

化学 选择性 催化作用 浸出(土壤学) 氧气 铁蛋白 无机化学 氧化还原 抗氧化剂 核化学 生物化学 有机化学 环境科学 土壤科学 土壤水分
作者
Xuwen Cao,Caixia Zhu,Qing Hong,Xinghua Chen,Kaiyuan Wang,Yanfei Shen,Songqin Liu,Yuanjian Zhang
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:62 (27) 被引量:34
标识
DOI:10.1002/anie.202302463
摘要

Ascorbate (H2 A) is a well-known antioxidant to protect cellular components from free radical damage and has also emerged as a pro-oxidant in cancer therapies. However, such "contradictory" mechanisms underlying H2 A oxidation are not well understood. Herein, we report Fe leaching during catalytic H2 A oxidation using an Fe-N-C nanozyme as a ferritin mimic and its influence on the selectivity of the oxygen reduction reaction (ORR). Owing to the heterogeneity, the Fe-Nx sites in Fe-N-C primarily catalyzed H2 A oxidation and 4 e- ORR via an iron-oxo intermediate. Nonetheless, trace O2 ⋅- produced by marginal N-C sites through 2 e- ORR accumulated and attacked Fe-Nx sites, leading to the linear leakage of unstable Fe ions up to 420 ppb when the H2 A concentration increased to 2 mM. As a result, a substantial fraction (ca. 40 %) of the N-C sites on Fe-N-C were activated, and a new 2+2 e- ORR path was finally enabled, along with Fenton-type H2 A oxidation. Consequently, after Fe ions diffused into the bulk solution, the ORR at the N-C sites stopped at H2 O2 production, which was the origin of the pro-oxidant effect of H2 A.
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