從(cong) 催化劑研究看氫氣作用機理催化劑能催化化學反應，但自身不會(hui) 改變的物質。催化反應常見核心問題是輔助電子轉移和反應物接觸，其中電子轉移主要是利用過渡金屬元素的協助，氫氣作為(wei) 一種獨特的物質，是否能在...

從(cong) 催化劑研究看氫氣作用機理

催化劑能催化化學反應，但自身不會(hui) 改變的物質。催化反應常見核心問題是輔助電子轉移和反應物接觸，其中電子轉移主要是利用過渡金屬元素的協助，氫氣作為(wei) 一種獨特的物質，是否能在催化反應中發揮獨特作用，值得研究和考慮。進一步推測，在生物體(ti) 係中，電子傳(chuan) 遞也普遍存在，酶催化也是基本反應模式，那麽(me) 氫氣是否會(hui) 影響和幹擾電子傳(chuan) 遞過程，如果能產(chan) 生這種作用，或許就是我們(men) 一直希望了解的氫氣發揮作用的關(guan) 鍵模式。2015年，英國學者發現氫氣可以在動物體(ti) 內(nei) 被大量消耗，這說明氫氣的生物利用率非常高，如果沒有酶催化協助，氫氣在濃度低，體(ti) 溫條件的身體(ti) 內(nei) ，發生化學反應降解的可能性幾乎為(wei) 零。這一可觀變化一定隱藏著氫氣生物學效應的巨大秘密。

重要進展：歐洲科學家證明氫氣抗氧化作用遠超預期

個(ge) 人認為(wei) ，氫氣應該是一種蛋白酶活性調節劑，這種調節方式是與(yu) 一些金屬離子形成互動調節，提高或降低酶活性。因此應該開展氫氣對各種酶活性直接調節作用的研究，或許能找到氫氣作用的目標分子。氫氣對酶活性的調節作用可能具有廣譜性、溫和性和優(you) 化性特征。活性調節劑其實也廣泛存在，例如氧化還原狀態、溫度、酸堿度和滲透壓都可以屬於(yu) 廣泛的酶活性調節劑。氫氣隻不過是一種過去沒有被認識到的方式。

1794年，蘇格蘭(lan) 化學家伊麗(li) 莎白·富勒姆在她的書(shu) 中，寫(xie) 過關(guan) 於(yu) 燃燒的內(nei) 容。她注意到一個(ge) 奇怪現象，碳或煤在潮濕情況下燃燒更容易。經過反複實驗，她確認這一現象並得出結論，認為(wei) 水能在高溫下分解為(wei) 氫氣和氧氣，氫氣氧氣和其他物質發生反應，能促進燃燒反應，但會(hui) 再次形成等量的水。也就是說，水參與(yu) 了反應，但總量沒有改變。科學曆史學家認為(wei) ，這是催化劑科學描述，催化劑是能促進化學反應，但本身不被消耗的材料。加州大學聖巴巴拉分校蘇珊娜·斯科特說，沒有催化劑就沒有現代化學，催化劑作用非常強大，不僅(jin) 是化學反應的條件，而且能決(jue) 定化學反應的方向和方式。

90%的工業(ye) 化學過程使用催化劑，在能源、石化、藥物和化肥等產(chan) 品生產(chan) 過程更為(wei) 重要。至少15個(ge) 諾貝爾化學獎是頒發給催化劑研究，世界上仍然有千萬(wan) 名化學家正在努力發明和優(you) 化催化劑。使用催化劑的目的是獲得精確可控的反應、減少反應步驟和節約能源資源，這是化學工業(ye) 可持續性的必然要求，也有利於(yu) 解決(jue) 日益嚴(yan) 峻的異常氣候和環境汙染問題。催化劑是“綠色化學”的一個(ge) 重要特征和實現途徑。催化劑也是解決(jue) 能源危機的重要依據，是使用比傳(chuan) 統化石燃料更惰性也更清潔能源的基本手段。例如利用催化劑更容易地把水分解為(wei) 氫氣和氧氣，高效利用生物原料和二氧化碳。密歇根大學化學家梅蘭(lan) 妮·桑福德認為(wei) ，這些模式在思路和技術上都已經接近成熟。

這些需求極大地推動著催化劑的創新研究，催化劑方麵學術論文在過去十年增加了2倍。許多小組正在發明小分子複合物催化劑，或對蛋白分子進行化學裁剪尋找具有新催化活性的酶。也有研究小組采用納米技術，在原子尺度設計固體(ti) 催化劑。也有研究小組正嚐試光催化劑，或者借助DNA雙螺旋結構。創新高速度發展也給這個(ge) 領域的學者帶來很大壓力。美國能源部為(wei) 新催化劑性能建立基準的負責人斯科特說，必須努力確保在推進科學進步方麵的很高效率。

加州大學博客裏分校化學家John Hartwig說，20年前這個(ge) 領域沒有人能對複雜分子進行精細改造操作，大家都是先把複雜結構拆散，然後再進行組裝。但是現在不同了，化學家能對分子的一部分進行精細編輯。

催化劑就像反應和產(chan) 物之間的快捷方式，讓化學反應繞過許多途徑，加快反應速度。催化劑就好像兩(liang) 個(ge) 地點之間的多車道高速公路，或者是一種高效反應分子混合器。