化学革命：可持续能源的新锰系统！

化学革命：可持续能源的新锰系统！

世界各地的研究团队在模拟自然光合作用方面取得了重大进展，光化学的新发展为此提供了令人印象深刻的证据。一个团队 美因茨约翰内斯·古腾堡大学 开发了一种基于锰的新型金属络合物，它彻底改变了激发态的寿命，并为可持续应用开辟了新的可能性。

光越来越多地被用作化学反应的能源，但以前的催化剂通常基于稀有且昂贵的金属，例如钌、锇或铱。相比之下，锰不仅价格低廉，而且含量比钌丰富10万倍以上。新的锰络合物还具有超过 190 纳秒的超长寿命。

新型锰络合物的革命性特性

该锰络合物是由市售起始材料通过简单的一步合成法制备的。该合成将无色锰盐与无色配体结合，产生深紫色。这种显着的特性可以实现强光吸收和高光利用效率。该复合物可以将电子转移到其他分子，这一点通过光反应初始产物的检测得到了清楚的证明。

研究小组的发现扩大了可持续光化学的可能性，并在可再生能源的关键领域氢气生产方面具有潜在应用。目标是利用太阳能有效分解水分子并产生化学能源。

人工光合作用的创新

与此同时，科学家们正在研究 马克斯·普朗克化学能转换研究所 关于人工模仿自然光合作用开发清洁能源。重点是光诱导水分解，这是一种在自然界中发生的过程，但在技术上复制起来很复杂。该团队成功解析了锰钙复合物的结构，该复合物可以分解水并产生氧气。

该催化剂由四个锰原子和一个钙原子组成，嵌入光系统 II 的膜蛋白中。通过释放质子、电子和分子氧的循环，这种方法可以开发出具有成本效益的仿生催化剂，减少对化石燃料的依赖，特别是在运输领域。

使用最先进的电子自旋共振（ESR）光谱和新的理论方法克服了分离和表征锰钙络合物结构的挑战。这些发现可以作为未来人造系统的蓝图，将太阳能存储为化学可用能源。

意义与展望

双方的进展 美因茨研究所 以及关于 马克斯·普朗克研究所 都是开创性的。研究人员正在努力进一步优化催化过程，特别是水的氧化，这是光合作用的核心化学反应。使用锰等常见且廉价的金属可以显着降低氢气和其他太阳能燃料的生产成本。

有效的人工光合作用解决了能源生产和减少大气中二氧化碳的若干问题，其前景不仅变得更加现实，而且也是迈向可持续能源生产的一步。