近日，大学化工系戈钧副教授课题组、化学系肖海副教授课题组与复旦大学理查德·杰尔（Richard Zare）教授课题组合作，在酶-金属复合催化剂制备领域取得重要，以“蛋白质-高结合物中合成高活性酶-金属复合催化剂”(Highly active enzymemetal nanohybrids synthesized in proteinpolymer conjugates)为题，于6月24日在线发表于《自然·催化》( 催化是化学工业的基础，为人类社会发展提供了丰富的材料、能源、药品等必须保障和支撑。均相催化、多相催化和酶催化是催化的三种基本形式，有着各自广泛的应用领域和重要价值。三者之间的耦合有望开发出更高效、环保、经济的催化过程，并实现单一形式催化难以完成的目标，为化学工业的可持续发展提供新技术。然而，均相催化、多相催化和酶催化的反应条件往往不匹配，易造成催化剂失活。其中，酶催化剂一般需要在常温、常压、水溶液等温和条件下发挥作用。因此，如何设计酶与均相、多相催化剂的复合催化剂，使其在相对温和条件下同时具备各自较高的催化活性是一个关键的挑战。 图1.(a) 酶-金属复合纳米催化剂的制备方法；(b) 脂肪酶-钯复合催化剂在外消旋反应和动力学拆分反应中的催化效率；(c) 脂肪酶-钯复合催化剂在动态动力学拆分中的催化性能；(d) 重复使用性能；（e）理论计算的外消旋化反应能曲线。 在这项工作中，研究者利用酶-高结合物的限域结构原位还原合成了金属亚纳米颗粒，从而构建了酶-亚纳米金属复合催化剂。利用扩展X射线吸收精细结构、基于微液滴反应在线快速消解蛋白的纳升电喷雾质谱、动力学模拟等手段，研究者对酶-高结合物限域结构中还原金属亚纳米颗粒的过程进行了深入分析。通过实现多种酶和金属颗粒的组合，研究者证明了该合成方法具有较好的普适性。其中，脂肪酶-钯亚纳米团簇复合催化剂（0.8Pd/CALB-Pluronic）很好保持了脂肪酶的活性，同时在钯催化的(S)-1-苯基乙胺外消旋化中表现出高活性，在酶促反应相对较低的温度下，比商业化钯碳催化剂活性高近50倍。通过密度泛函理论计算，研究者发现钯亚纳米团簇中金属原子与氧之间的配位能提高催化剂的活性。立体选择性酰胺化反应的酶催化和胺类化合物外消旋化反应的钯催化相耦合，使该复合催化剂可应用于(±)-1-苯乙胺、(±)-1-氨基茚满、(±)-1,2,3,4-四氢-1-萘胺等胺类化合物的化学-生物法动态动力学拆分以制备重要的手性药物中间体，其催化效率分别比商业化的固定化脂肪酶和钯碳催化剂的组合提高7.6、3.1、5倍。 这项工作通过在蛋白-高结合物纳米限域空间中可控合成酶-金属亚纳米团簇复合物，了复合催化剂中蛋白、高中有机官能团对金属亚纳米颗粒的界面调控机制，探索了酶-金属复合催化剂在手性药物绿色合成中的应用。这项工作为酶催化和多相催化耦合及其在绿色生物制造以及污染物降解中的应用提供了新思。该研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、市自然科学基金等项目资助。 论文共同第一作者为大学化工系2015级博士生黎晓阳、2018级博士生曹宇飞和复旦大学化学系骆凯博士，大学为论文第一单位。论文共同通讯作者为大学化工系戈钧副教授、化学系肖海副教授和复旦大学化学系理查德·杰尔教授。 6月7日，大学化工系燕立唐课题组与中国科学院过程所魏炜课题组合作在《科学进展》(Science Advances)发表文章《石墨烯纳米片在细胞膜夹层间的输运》(Transport of a graphene nanosheet sandwiched inside cell membranes)，该研究首次阐述了二维纳米片在磷脂双层间的输运机理和扩散动力学，为基于膜蛋白的靶向给药提供了新的途径。 7月20日，由大学化工系和韩国高等科学技术院（Korea Advanced Institute of Science and Technology，简称KAIST）化学与生物工程系共同举办的2018 KAIST-Tsinghua学术在韩国举行，主题为致力于可持续发展社会的化学工程。化工系党委王铁峰等7位教授，KAIST化学与生物工程系主任Jae W. Lee等近十位教师代表，KAIST国际交流办公室副主任Jay H. Lee参加了。 7月3日，由大学化工系王金福教授和王铁峰教授负责、凯瑞英科技有限公司和化工系联合攻关研发的“3000吨/年盐酸羟胺催化法连续生产技术”，在山东宁津通过了由中国石油和化学工业联合会组织的科技鉴定，被鉴定为达到国际领先水平。 5月25日，在江苏南通召开的科技鉴定会上，由大学化工系骞伟中教授负责，大学、江苏中天科技股份有限公司、中天储能科技有限公司、上海中天铝线有限公司联合攻关的“基于石墨烯-离子液体-铝基泡沫集流体高电压超级电容技术”被鉴定达到国际领先水平。 5月18-20日，由中国化工学会、教育部高等学校化工类专业教学指导委员会、化工学院主办的第二届中国大学生化工车（Chem-E-Car）竞赛在举行，大学化工系本科生团队获得了性能竞赛、海报竞赛两项冠军，将代表中国参加今年十月份在美国举办的年工车竞赛。 4月18日，大学张强教授课题组在能源领域知名期刊《焦耳》（Joule）上发表了论文《用于金属锂电池的珊瑚状碳纤维基复合锂金属负极》，报道了课题组在高安全高容量的复合锂金属负极领域的研究取得的重要进展。该研究被《焦耳》选为本期封面文章，并刊登封面图片。 10月17日，大学化工系张强课题组在《美国科学院院报》上发表文章《用于无枝晶生长金属锂的阴离子固定复合电解质》，报道了研究组在柔性复合固态电解质领域取得的新进展。 9月8-9日，化工系召开全系教师秋季研讨会。研讨会聚焦两个主题：学科建设与组织模式，人才培养与国际化办学。研讨在国家科研组织模式和人才培养形势发生显著变化的背景下，化工系如何集成系内优量，促进科研合作，提高科研水平，形成化工系的科研和人才培养特色。 随着电动汽车、手机、笔记本电脑等行业的高速发展，人们对高能量密度、高安全性的储能电池的需求日益增长。在各类电池体系中，金属锂由于其最高的理论比能量（3860 mAh g-1）及最低的氧化还原电极电势（-3.040 V vs. 标准氢电极）而成为下一代电池负极材料的研究热点。然而，金属锂负极在充放电过程中，易形成针状或树枝状的锂枝晶。锂枝晶的形成和生长会给电池体系带来不可逆的容量损失，甚至可能会穿过隔膜而导致电池正负极内部短，埋下电池过热自燃等安全隐患。为解决这些问题，科研工作者们从电池结构设计、电解质体系调控等角度进行了诸多尝试，但目前还都不能完美解决金属锂负极的循环效率低、循环稳定性差、安全性低等问题。金属锂枝晶的生长需要更多新的思考角度以及新的解决策略。近年来，化工系张强课题组在金属锂负极形核和无枝晶生长领域开展了一系列原创 性研究。 5月31日，大学化工系魏飞教授团队在英国皇家化学会旗下的《化学会评论》期刊上发表长篇综述论文《水平阵列状碳纳米管：生长机理、可控制备、表征、性能及应用》。本论文通讯作者为魏飞教授，第一作者为化工系2014届博士毕业生张如范（现为斯坦福大学博士后）。 大学张强研究团队及其河南师范大学合作者采用含硝酸锂和多硫化锂的醚类电解液作为剂，通过电手掌痣的位置与命运沉积的方法预先在金属锂表面沉积一层可移植的固态电解质膜。含有膜层的金属锂可以移植到不含任何负极剂、添加剂的电解液中稳定利用，锂枝晶形成和生长效果显著，提高了负极利用率。 1月13日，科技部社会发展科技司在组织召开国家科技支撑计划“区域循环经济发展关键技术与示范”项目验收会。验收专家组由11名专家组成，中国工程院院士钱易担任组长。科技部社会发展科技司、中国21世纪议程管理中心、国家发改委资源节约与司有关部门的同志，以及项目组各课题主要研究人员出席了会议。 近日，大学化学工程系魏飞教授研究组在《科学-进展》(Science Advances)在线发表题为“声辅助组装单根单色超长碳纳米管用于高电流输出晶体管”(Acoustic-assisted assembly of an individual monochromatic ultralong carbon nanotube for high on-current transistors)论文。研究指出，将全同手性、宏观长度的单根超长碳纳米管缠绕成大面积线团，为制备高密度、手性一致碳纳米管这一世纪难题提供了一条全新线，在新一代碳基电子器件领域具有极大应用潜力。 大学化学工程系反应工程实验室张强研究组实现“水火相容”预氧化制备钙钛矿催化剂。论文《水相预氧化法制备用于水氧化过程的钙钛矿电催化剂于2016年10月发表于《科学进展》（Science Advances）。 大学化工系谢续明课题组在超强、高拉伸水凝胶材料研究上获重要进展，最近和城市大学合作使用该凝胶作为固态电解质制备了可复、高拉伸的柔性超级电容器，相关研究联合发表在《自然·通讯》期刊上。 “第四届生物育种及高通量筛选理论与应用研讨会暨中国发酵产业协会微生物育种分会第一次学术会议”于11月13-15日在无锡召开。本次会议由大学、中国发酵产业协会、江南大学共同举办，大学无锡应用技术研究院承办。会议由大学化工系邢新会教授主持。本次会议是围绕生物产业核心问题的一次“接地气”的研讨会，会场气氛热烈，互动交流充分，与会代表反响良好。近30位专家作了精彩的邀请报告，分别介绍了生物育种与高通量筛选的新方法、新技术和新装备的最新研究进展。
|