Hloroplast, koji je organela ograničena na dvostruku membranu, glavno je mesto za fiksaciju CO 2 putem fotosinteze u zelenim biljkama. Konfiguracija sa dvostrukom membranom može da reguliše transport supstanci u i iz hloroplasta uz pomoć funkcionalnih jedinica kao što su lipidni dvosloj i transmembranski proteini.
Inspirisani genijalnom strukturom i funkcionalnošću hloroplasta, profesor Ksu Zong sa Pomorskog univerziteta u Dalianu, profesor Čenghua Sun sa Tehnološkog univerziteta Svinburn i profesor Liandžou Vang sa Univerziteta Kvinslend nedavno su izvestili o izgradnji katalitičkog nanoreaktora koji može da postigne visoko selektivne i efikasno smanjenje CO 2 u CO oponašanjem hloroplasta u zelenim biljkama.
Ovaj rad se pojavljuje u Naučnom biltenu kao kratka komunikacija pod nazivom „Nanoreaktor koji oponaša hloroplast za poboljšanu elektrokatalizu CO 2“.
U ovoj studiji, nanoreaktor koji oponaša hloroplast (CMNR) se lako dobija samosastavljanjem dvosloja cetiltrimetilamonijum bromida (CTAB) na površini elektrokatalizatora zlatnog nanošip (GNR) da bi se formirala struktura jezgro-ljuska.
Struktura i raspored CTAB molekula na površini GNR-a su istraživani korišćenjem eksperimentalnih i teoretskih tehnika, kao što su slikanje transmisionog atoma skeniranja u tamnom polju pod visokim uglom, fotoelektronska spektroskopija Ks-zraka sa uglom i teorija funkcionalne gustine (DFT) i otkriven je dvoslojni raspored CTAB molekula na površini GNR.
Dalje, opsežna teorijska i eksperimentalna istraživanja su pokazala da polarizovana -N(CH 3 ) 3 jedinica CTAB-a može efikasno da uhvati CO 2 iz rastvora, a organski kanali formirani od hidrofobnih organskih lanaca podstiču difuziju CO 2 u GNR. Prema tome, CTAB dvosloj može da oponaša membranu hloroplasta kako bi omogućio visoko selektivan transport molekula CO 2 umesto protona do GNR.
Pored toga, rendgenska fotoelektronska spektroskopija i in-situ elektrohemijska infracrvena spektroskopija otkrile su da joni broma promovišu delimičnu oksidaciju GNR, što će efikasno stabilizovati COOH* intermedijer za elektroredukciju CO 2 i dalje unaprediti performanse elektroredukcije CO 2.
Ukratko, autori su predstavili uspostavljanje nanoreaktora koji oponaša hloroplast modifikacijom površine GNR elektrokatalizatora sa samosastavljenim CTAB dvoslojem. Dvoslojni CTAB imitira membranu hloroplasta da bi omogućio istovremenu regulaciju transporta CO 2 i protona do GNR jezgra, a GNR jezgro imitira Rubisco enzime da katalizira reakciju redukcije CO 2 .
Shodno tome, selektivnost redukcije CO 2 u CO je znatno poboljšana. Ovaj rad predstavlja novi biomimetički dizajn za rešavanje izazova uključenih u reakciju redukcije CO 2, koji bi mogao biti primenljiv na širok spektar elektrokatalitičkih reakcija kao što su reakcija redukcije kiseonika i reakcija redukcije azota.
