9月22日消息，Nature Chemistry当日在线发表题为"Secondary-sphere hydrogen bonding promotes catalytic nitrate reduction at iron"的研究论文。

硝酸盐（NO3−）是地下水治理中的难题污染物。该研究报道了一种仿生策略：在基于三(2-吡啶基甲基)胺配体的配合物骨架中构建第二球层（second-sphere）氢键网络，以增强硝酸盐的结合与还原。

研究团队首先以氧化惰性的Zn(II)系列配合物为模型，证明带有苯胺氢键供体的配体变体对NO3−的结合亲和力比无氢键类似物高出最高七个数量级；氢键诱导硝酸盐内显著的电荷重排，从而激活其被还原。将Zn替换为氧化活性的Fe后，实现硝酸盐脱氧；化学计量实验揭示了二聚中间体向更高活性单体物种转化的机制。

基于上述机理认识，团队在热催化与光催化两种条件下均实现了催化硝酸盐还原——分别高产出一氧化氮（NO）与氨（NH3），并取得高周转数（turnover numbers）。

该工作的科学意义在于把酶催化中常见的第二球层氢键调控策略移植到合成分子催化剂中，用非共价相互作用同时解决底物捕获与活化两个瓶颈。应用前景上，农业面源污染导致地下水硝酸盐超标是全球性问题，而将硝酸盐选择性还原为氨，兼具污染治理与在温和条件下合成氨的双重价值，为分布式氨生产提供了一条有别于Haber-Bosch高温高压路线的化学方案。 （来源：Nature）