Текст уведомления здесь

Кишечных палочек заставили окислять воду

Для этого на их поверхность понадобилось нанести оксид марганца.
Добавить в закладки
Комментарии

Коллектив биологов из Ирана, Азербайджана и Китая под руководством заведующего лабораторией управляемого фотобиосинтеза в Институте физиологии растений им. К.А. Тимирязева РАН Сулеймана Аллахвердиева нашли необычный катализатор для реакции окисления воды — клетки кишечной палочки Escherichia coli. На них поместили другой уже хорошо известный ускоритель окисления — оксид марганца (MnO2). Благодаря микробам напряжение, нужное для реакции окисления воды, оказалось на 120 милливольт меньше, чем при использовании уже известных катализаторов. Результаты работы опубликованы в научном журнале Photosynthesis Research.

Один из перспективных вариантов возобновляемого топлива — это водород (H2). Он служит сильным восстановителем, то есть легко отдает электроны другим соединениям, например кислороду. Таким образом, для его масштабного производства необходим надежный источник электронов. В его роли может выступать вода. Окисление ее молекул до кислорода и водорода с использованием различных катализаторов либо ее электролиз (разложение под действием электрического тока) требуют много энергии, поэтому важно искать способы повышения энергоэффективности и снижения стоимости этого процесса.

Авторы описываемой работы предложили необычный способ усовершенствовать один из катализаторов, оксид марганца, — покрыть им поверхность бактерий вида Escherichia coli. Такой выбор объектов был обусловлен тем, что кишечные палочки хорошо изучены, а оксид марганца не наносит большого вреда окружающей среде. При этом оксиды марганца не слишком устойчивы в условиях, при которых обычно проходит окисление воды. Нанесение MnO2 на клетки кишечных палочек должно было повысить устойчивость его молекул.

Изображение: Suleyman I. Allakhverdiev / Photosynthesis Research
Изображение: Suleyman I. Allakhverdiev / Photosynthesis Research

Структуру полученного гибридного катализатора изучили с помощью нескольких методов спектроскопии и спектрометрии, а также сканирующей и трансмиссионной электронной микроскопии. Напряжение, необходимое для окисления воды в присутствии покрытых оксидом марганца бактерий, оказалось примерно на 120 милливольт ниже, чем в присутствии немодифицированных бактерий (1,56 вольта против 1,68 вольта). Особенно интересно, что поверхность бактерий образовала с оксидом марганца композитный материал, по свойствам отличающийся от каждого из двух своих составляющих.

Ученые заключают, что созданный ими композитный катализатор позволит снизить напряжение, требуемое для реакции окисления воды. Учитывая, что основу катализатора составляют живые организмы, он, как и сам водород, будет безопасен для окружающей среды.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы