師法自然：MoS2新應用——電催化氧化硫醚

研究背景：

在自然界中，作為結構最簡單的硫醚化合物，二甲基硫醚通常由蛋白質的分解產生。這一物質也是海鮮腥味的主要來源，在自然界中儲量豐富，易于收集。其氧化產物——二甲基亞砜由于自身特殊性質，應用頗豐：通常可用于電子工業上的清洗劑；在低溫生物學中，則可作為抗凍劑使用，并仍是用來保存器官、組織與細胞懸浮液的抗凍劑玻璃化混合物的主要成分之一。尤其在冷凍與長期儲存胚胎干細胞與造血干細胞方面更為重要。工業中通常采用二氧化氮氧化法合成二甲基亞砜，具體為使用硫酸與亞硝酸鈉反應生成二氧化氮；二甲基硫醚再與二氧化氮在60-80℃進行氣液相氧化反應生成粗二甲基亞砜，之后再對生成的粗二甲基亞砜采取進一步提純。然而此方法二甲基亞砜選擇性較差，成本較高，不適于大規模生產，同時中間產物二氧化氮亦是大氣污染物的主要成分。因此，尋找一種綠色低成本的二甲基亞砜合成方法是硫醚氧化反應的研究重點和熱點。

基于此研究背景，法國蒙彼利埃大學的Kun?Qi（祁琨）和Damien Voiry等人通過使用二維MoS₂納米片模仿存在于厭氧細菌的二甲基亞砜還原酶（DMSO reductase）的酶促反應活性位點。證明了二維MoS₂納米片可以有效地氧化硫醚，進一步對MoS₂的潛在應用進行了拓展。

?研究亮點：

1. 使用二維MoS₂納米片模仿存在于厭氧細菌的二甲基亞砜還原酶（DMSO reductase）的活性位點。二維MoS₂納米片可以有效地氧化硫醚，其電催化氧化活性超過了標準商用貴金屬催化劑，使用金屬相MoS₂在1500 mV時產生的DMSO達到680 L h^-1/ g，同時具有良好的催化穩定性。

2.使用NMR進一步證明了二維MoS₂納米片可以有效地氧化有機物硫化物。并對該反應可能的反應路徑進行了討論。同時對比了金屬相以及半導體相MoS₂的DMS電催化氧化活性。

參考文獻及原文鏈接

原文鏈接：Lahcene Maachou, Kun Qi,?Damien?Voiry, et al, Biomimetic electro-oxidation of alkyl sulfides from exfoliated molybdenum disulfide nanosheets, J. Mater. Chem. A, 2020.

DOI: 10.1039/D0TA09045J

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