Дитиотреитол (ДТТ), CAS: 3483-12-3, широко используемый в научных исследованиях реагент, часто применяется в качестве восстановителя сульфгидрильных групп ДНК, депротектора и средства для восстановления дисульфидных связей в белках. Новый тип экологически чистой добавки играет важную роль в улучшении характеристик батарей.
Дитиотреитол (ДТТ) является сильным восстановителем, и его восстановительная способность в значительной степени обусловлена конформационной стабильностью шестичленного кольца (содержащего дисульфидные связи) в его окисленном состоянии. Восстановление типичной дисульфидной связи дитиотреитолом состоит из двух последовательных реакций обмена сульфгидрильных и дисульфидных связей. Восстановительная способность дитиотреитола (ДТТ) зависит от значения pH, и он может оказывать восстановительное действие только при значении pH больше 7. Это связано с тем, что реакционноспособны только депротонированные тиолатные анионы, в то время как меркаптаны не реагируют, а pKa меркаптогрупп обычно составляет 8,3.
Дитиотреитол (ДТТ) широко используется для восстановления дисульфидных связей белковых молекул и полипептидов. Он обычно применяется в качестве защитного агента для сульфгидрильных групп белков и в вакцинах для предотвращения образования внутримолекулярных и межмолекулярных дисульфидных связей в белках. В процессе обнаружения нуклеиновых кислот дитиотреитол (ДТТ) может разрушать дисульфидные связи в белке РНКазы, денатурировать РНКазу и облегчать проведение таких экспериментов, как создание РНК-библиотек и амплификация РНК. Дитиотреитол (ДТТ) также используется в качестве антидота для защиты клеток и тканей, в качестве радиозащитного средства и т.д.
Однако дитиотреитол (ДТТ) часто не способен восстановить дисульфидные связи, встроенные в структуру белка (растворитель недоступен). Восстановление таких дисульфидных связей часто требует предварительной денатурации белка.
Для подавления эффекта переноса серы в литий-серных батареях и улучшения их электрохимических характеристик, в качестве сдвигового агента используется дитиотреитол (ДТТ) для разрушения полисульфидов высокого порядка и предотвращения их растворения. Треитол (ДТТ) добавляется в бумагу из многослойных углеродных нанотрубок (МУНТ) для получения промежуточного слоя ДТТ. Промежуточный слой ДТТ размещается между положительным электродом и сепаратором литий-серного полуэлемента, при этом плотность серы на поверхности положительного электрода составляет около 2 мг/см². Результаты сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) подтверждают равномерное распределение ДТТ по поверхности и пустотам бумаги из МУНТ. Результаты электрохимических испытаний показывают, что литий-серная батарея с сэндвич-структурой ДТТ имеет удельную емкость первого разряда 1288 мА·ч/г при скорости 0,05 С. Впервые кулоновская эффективность приблизилась к 100%, а удельная емкость при заряде и разряде со скоростями 0,5C, 2C и 4C достигла 650 мА·ч/г, 600 мА·ч/г и 410 мА·ч/г соответственно. Введение сэндвич-структуры DTT позволяет эффективно расщеплять полисульфиды высокого порядка. Это предотвращает их миграцию к отрицательному электроду лития, тем самым подавляя эффект переноса и улучшая циклическую стабильность и кулоновскую эффективность литий-серных батарей.
Следует отметить, что дитиотреитол (ДТТ) является токсичным веществом. Например, в присутствии переходных металлов дитиотреитол (ДТТ) может вызывать окислительное повреждение биологических молекул. В то же время дитиотреитол (ДТТ) может также усиливать токсичность некоторых соединений, содержащих мышьяк и ртуть. Дитиотреитол (ДТТ) имеет резкий запах, который может быть вреден для здоровья при вдыхании и контакте с кожей. Поэтому необходимо защищать его во время работы, используя маски, перчатки и защитные очки, а также работая в вытяжном шкафу.
Титреитол (ДТТ) в качестве сдвигового агента в литий-серных батареях
Литий-серные батареи считаются перспективной аккумуляторной системой благодаря высокой плотности энергии и экологичности. Однако «эффект переноса» полисульфидов приводит к снижению срока службы и серьезному саморазряду, что ограничивает их применение.
Тиотреитол (ДТТ) можно добавлять в батарею в качестве сдвигового агента. Он способен быстро разрывать дисульфидные связи при комнатной температуре, разрушать полисульфиды высокого порядка, предотвращая их растворение, подавлять эффект переноса и повышать электрохимические характеристики серных батарей с литием.
Дитиотреитол (ДТТ) в качестве добавки к электролиту в щелочных алюминиево-воздушных батареях.
В щелочных алюминиево-воздушных батареях дитиотреитол способен образовывать однородный и стабильный защитный слой за счет динамических ковалентных связей на поверхности алюминиевого анода, подавлять самокоррозию алюминиевого анода и эффективно улучшать его характеристики.
Дата публикации: 31 декабря 2021 г.