开发可靠的水氧化催化剂（WOC）是实现大规模人工光合作用的关键。WOC研究已发展为两个主要分支，即分子催化剂和非均相催化剂。经过数十年的研究，在这些独立的领域已经发展出了多种设计原则和大量的机理见解。

有鉴于此，瑞士苏黎世大学的G. R. Patzke等人，综述了用于水氧化的分子催化剂和非均相催化剂的研究进展。

本文要点

1）首先提供了不同核的分子WOCs领域的最新进展，以及当前的机理见解。在操作条件下提供分子完整性的WOCs是在原子水平上阐明反应机制和结构明确的结构-功能相关性的理想平台。然后，以代表性的例子说明了近年来异质WOCs的机理研究进展和设计策略，并讨论了其在机理研究中的固有局限性。最后，讨论了分子型和非均相型WOCs之间知识转移的案例，以突出结合两种催化剂的优点的优势。

2）在过去的几十年里，分子策略和异质策略并行，在设计新的WOCs方面带来了巨大的进展。由于分子WOCs极大地方便了原子水平上的机理和结构研究，因此可以作为模型系统来研究金属中心和配体对反应路径和催化活性的多种相互作用和影响。与此同时，异质WOCs的机理研究取得了快速进展，但其活性位点的operando监测仍然存在挑战。

3）目前对分子型和异质型WOCs各自的优缺点有了越来越多的了解，将其直接结合到混合系统中有如下四种策略：(1)分子型WOCs和活性非均质表面异质结结构基元的发现，极大地促进了双方在寻找下一代WOCs过程中设计原则和力学模型的统一。(2)反过来，将分子WOCs的构效关系应用于非均相体系的构建可以加速对未解决问题的直接澄清。(3)此外，这种交叉研究有助于消除SAC等多相分子体系与低程度掺杂固体之间的界线。(4)此外，有针对性地构建杂化和封装催化剂体系，是将分子WOCs的分析可及性和合成灵活性与多相载体的经济稳定性相结合的关键。

参考文献：

J. Li, et al. Molecular and heterogeneous water oxidation catalysts: recent progress and joint perspectives. Chem. Soc. Rev., 2021.

DOI: 10.1039/D0CS00978D

https://doi.org/10.1039/D0CS00978D