抗壞血酸（H₂A）是一種抗氧化劑，可以保護細胞成分免受自由基的損傷，同時它也作為一種促氧化劑出現(xiàn)在癌癥治療中。然而，H₂A氧化背后的這種“矛盾”機制還沒有研究清楚。

基于此，東南大學(xué)張袁健教授和沈艷飛教授等人報道了Fe-N-C納米酶作為鐵蛋白模擬物在催化H₂A氧化過程中的Fe浸出及其對氧還原反應(yīng)（ORR）選擇性的影響。邊緣N-C位點通過2e^– ORR產(chǎn)生的微量O₂^??積累并攻擊了Fe-N_x位點，當H₂A濃度增加到2 mM時，導(dǎo)致不穩(wěn)定的Fe離子線性泄漏高達420 ppb。

結(jié)果表明，F(xiàn)e-N-C上相當大一部分（~40%）的N-C位點被激活，并最終開啟了一條新的2+2e^– ORR路徑，伴隨著Fenton-型H₂A氧化。

作者研究了Fe-N-C和N-C納米酶的氧還原選擇性，還計算了無催化劑情況下H₂A氧化的能量分布。當N-C存在時，O₂可以停留在石墨N附近的C原子上，這種活化的O₂可以很容易地以0.05 eV的E_b氫化，形成弱吸附的OOH中間體，該中間體自發(fā)形成ΔE為-0.8 eV的H₂O₂。

同樣，毗鄰吡啶氮的C原子也可以作為活性位點?；钚匝蹩勺园l(fā)氫化形成被吸附的OOH中間體，最終氫化生成H₂O₂，E_b為0.3 eV。

在有N-C位點和沒有N-C位點的情況下，該反應(yīng)的放熱差異是由于H₂O₂和氧化的H₂A在N-C位點上的吸附熱。對于Fe-N_x位點，該反應(yīng)表現(xiàn)出不同的4e^–途徑，O₂的最終還原產(chǎn)物為H₂O。在該反應(yīng)途徑中，O₂首先停在Fe中心，然后被氫化形成吸附的*OOH，其E_b僅為0.08 eV。

該過程的ΔE值（-0.28 eV）高于N-C位點的ΔE值（-0.20 eV），說明Fe中心與*OOH之間存在強烈的相互作用，削弱了*OOH的O-O鍵，使得后續(xù)的氫化反應(yīng)發(fā)生在上部的O上形成H₂O并吸附O。

Insights into Iron Leaching from an Ascorbate-Oxidase-like Fe-N-C Nanozyme and Oxygen Reduction Selectivity. Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202302463.