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孙立成院士Nat. Commun.：揭示自然界水氧化催化中科克循环的未知部分

催化计 · 公众号 · 科技自媒体 · 2024-07-19 16:53

主要观点总结

本文主要介绍了关于光催化群-2中Mn 4 CaO 5(6)团簇通过Si循环催化分解水的过程。作者观测到了闭合的立方烷中间体物种，并揭示了S0态的未知结构特点。西湖大学孙立成院士等通过分子动力学模拟结合DFT理论计算，进一步理解了催化O2循环过程。

关键观点总结

关键观点1: 光催化群-2中的Mn 4 CaO 5(6)团簇能够通过Si循环催化分解水。

作者近期重现了这一过程，但未获得关于S0态的信息，因此对O2生成后的情况尚不清楚。

关键观点2: 观测发现的闭合的立方烷中间体物种和随后的反应过程。

作者观测到Mn具有6个配位，经历释放质子、水分子解离、配体转移等步骤生成开放立方烷结构的S0态。

关键观点3: 理论揭示的S0态未知的结构特点。

西湖大学孙立成院士等通过分子动力学模拟结合DFT理论计算，进一步揭示了生成催化O2循环过程中关于恢复催化活性态的未知部分，这有助于理解自然界的水氧化催化过程。

正文

光催化群-2： 927909706

光合成 II 系统的 Mn ₄ CaO ₅₍₆₎ 团簇能够通过 S _i （ i=0-4 ）循环催化分解水，分解水生成 O ₂ 分子，同时催化剂经历 S ₃ → (S ₄ ) → S ₀ 过程。

作者在最近的实验中重现了这种过程，但是没有得到 S ₀ 态有关的情况，因此对于 O ₂ 生成之后的情况并不清楚。

有鉴于此， 西湖大学孙立成院士等 通过分子动力学模拟结合 DFT 理论计算，揭示了生成催化 O ₂ 循环过程关于重新恢复催化活性态的未知部分。

本文要点

要点1. 作者观测发现闭合的立方烷中间体物种，其中 Mn 具有 6 个配位，随后 6 配位 Mn 经历释放质子，水分子解离，配体转移生成开放立方烷结构的 S ₀ 态。

要点2. 通过理论给出了 S ₀ 以往未知的结构特点，这有助于理解自然界水氧化催化过程。

Guo, Y., He, L., Ding, Y.et al. Closing Kok’s cycle of nature’s water oxidation catalysis. Nat Commun 15, 5982 (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-50210-6

https://www.nature.com/articles/s41467-024-50210-6

电催化讨论群-1： 529627044

光催化群-2： 927909706

均相催化与酶催化群-2： 929342001

纳米催化群-1： 256363607

多孔材料群-2： 813094255

理论计算群-2： 863569400

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