Il ditiotreitolo (DTT), CAS: 3483-12-3, reagente ampiamente utilizzato nella ricerca scientifica, viene spesso impiegato come agente riducente per i gruppi sulfidrilici del DNA, come agente deprotettivo e per la riduzione dei legami disolfuro nelle proteine. Questo nuovo tipo di additivo ecocompatibile svolge un ruolo importante nel miglioramento delle prestazioni delle batterie.
Il ditiotreitolo (DTT) è un forte agente riducente, e la sua capacità riducente è in gran parte dovuta alla stabilità conformazionale dell'anello a sei membri (contenente legami disolfuro) nel suo stato di ossidazione. La riduzione di un tipico legame disolfuro da parte del ditiotreitolo consiste in due reazioni consecutive di scambio di legami solfidrilici-disolfuro. Il potere riducente del ditiotreitolo (DTT) è influenzato dal valore del pH, e può esercitare un effetto riducente solo quando il valore del pH è maggiore di 7. Questo perché solo gli anioni tiolato deprotonati sono reattivi, mentre i mercaptani non lo sono, e il pKa dei gruppi mercapto è generalmente 8,3.
Il ditiotreitolo (DTT) è comunemente usato per ridurre i legami disolfuro delle molecole proteiche e dei polipeptidi. Viene solitamente impiegato come agente protettivo dei gruppi sulfidrilici delle proteine e nelle preparazioni vaccinali per impedire la formazione di legami disolfuro intramolecolari e intermolecolari tra i residui di cisteina delle proteine. Nel processo di rilevamento degli acidi nucleici, il ditiotreitolo (DTT) può distruggere i legami disolfuro nella proteina RNasi, denaturando l'RNasi e facilitando lo svolgimento di esperimenti come la costruzione di librerie di RNA e l'amplificazione dell'RNA. Il ditiotreitolo (DTT) è anche utilizzato come antidoto per proteggere cellule e tessuti, come radioprotettore, ecc.
Tuttavia, il ditiotreitolo (DTT) spesso non è in grado di ridurre i legami disolfuro incorporati nella struttura proteica (il solvente non è accessibile). La riduzione di tali legami disolfuro richiede spesso la denaturazione preliminare della proteina.
Al fine di inibire l'effetto navetta delle batterie litio-zolfo e migliorarne le prestazioni elettrochimiche, si è cercato di utilizzare il ditiotreitolo (DTT) come agente di taglio per disgregare i polisolfuri di ordine superiore e impedirne la dissoluzione. Il treitolo (DTT) è stato miscelato con carta di nanotubi di carbonio a pareti multiple (MWCNT) per preparare un interstrato di DTT. L'interstrato di DTT è stato posizionato tra il foglio dell'elettrodo positivo e il separatore della semicella a bottone litio-zolfo, con una densità superficiale di zolfo del foglio dell'elettrodo positivo di circa 2 mg/cm². Le osservazioni al microscopio elettronico a scansione (SEM) confermano che il DTT è uniformemente disperso sulla superficie e nei vuoti della carta di MWCNT. I risultati dei test elettrochimici mostrano che la batteria litio-zolfo con struttura a sandwich di DTT ha una capacità specifica di prima scarica di 1288 mAh/g a una velocità di 0,05C. Per la prima volta, l'efficienza coulombica si avvicina al 100% e la capacità specifica durante la carica e la scarica a velocità di 0,5C, 2C e 4C raggiunge rispettivamente 650 mAh/g, 600 mAh/g e 410 mAh/g. L'introduzione della struttura a sandwich DTT può tagliare efficacemente i polisolfuri di ordine superiore. Ciò impedisce la loro migrazione verso l'elettrodo negativo di litio, inibendo così l'effetto navetta e migliorando la stabilità del ciclo e l'efficienza coulombica delle batterie litio-zolfo.
È importante sottolineare che il ditiotreitolo (DTT) è una sostanza tossica. Ad esempio, in presenza di metalli di transizione, il ditiotreitolo (DTT) può causare danni ossidativi alle molecole biologiche. Allo stesso tempo, il ditiotreitolo (DTT) può anche aumentare la tossicità di alcuni composti contenenti arsenico e mercurio. Il ditiotreitolo (DTT) ha un odore pungente, che può essere dannoso per la salute in caso di inalazione e contatto con la pelle. Pertanto, è necessario proteggersi durante l'utilizzo, indossando maschere, guanti e occhiali protettivi e operando sotto cappa aspirante.
Il titreitolo (DTT) come agente di taglio nelle batterie litio-zolfo
La batteria litio-zolfo è considerata un sistema di batterie con un grande potenziale grazie alla sua elevata densità energetica e alla protezione ambientale. Tuttavia, l'"effetto navetta" dei polisolfuri porta a una scarsa durata del ciclo di vita e a una grave autoscarica, che ne limita l'applicazione.
Il tiotreitolo (DTT) può essere aggiunto alla batteria come agente di rottura. È in grado di rompere rapidamente i legami disolfuro a temperatura ambiente, rompere i polisolfuri di ordine superiore per prevenirne la dissoluzione, inibire l'effetto navetta e migliorare le prestazioni elettrochimiche delle batterie al litio-zolfo.
Il ditiotreitolo (DTT) come additivo elettrolitico nelle batterie alcaline alluminio/aria
Nelle batterie alcaline alluminio/aria, il ditiotreitolo può formare uno strato protettivo uniforme e stabile attraverso legami covalenti dinamici sulla superficie dell'anodo di alluminio, inibendo l'autocorrosione dell'anodo stesso e migliorandone efficacemente le prestazioni.
Data di pubblicazione: 31 dicembre 2021