太阳能驱动分解水是构筑人工光合系统用于制备太阳燃料的梦想，天然捕光系统II是人工光能量转换系统的原型，在这个系统中通过氧化H₂O生成O₂分子，同时提供4个电子用于制备燃料。

目前人们成功发展了一系列水氧化分子催化剂，但是对水氧化催化剂中包含多个电子和质子过程的生成O-O键关键步骤机理还没有很好的理解，因此目前水氧化反应对于人们来说仍是一个巨大挑战。

有鉴于此，清华大学章名田、华中科技大学廖荣臻等报道基于多核铜氧化酶，发展了一种三核Cu簇催化剂，实现了优异的水氧化活性。

本文要点：

（1）

这种水氧化催化剂的发展来自于多核Cu氧化酶，该催化剂能够高效率的进行4电子还原能力，将O₂转化为H₂O。这种合成体系能够实现20000 s^-1的TOF，这个转化效率分别是单核Cu催化剂（F-N₂O₂Cu, 131.6 s^-1）的150倍、是双核Cu催化剂（HappCu₂, 1375 s^-1）的15倍。

（2）

本文研究结果展示说明，多核金属原子之间的协同配合是调控水氧化反应中生成O-O步骤的有效策略。

参考文献

Qi-Fa Chen, Ze-Yu Cheng, Rong-Zhen Liao*, and Ming-Tian Zhang*, Bioinspired Trinuclear Copper Catalyst for Water Oxidation with a Turnover Frequency up to 20000 s^–1, J. Am. Chem. Soc. 2021

DOI: 10.1021/jacs.1c08078

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c08078