项目从合成放氧活性Mn 簇合物和氢化酶活性中心Fe/S 模型络合物,研究它们在均相溶液中的催化活性入手。在此基础上将光敏剂与Mn 簇络合物和Fe/S 簇络合物连接,合成光活性放氧、放氢人工酶。研究光敏剂激发态淬灭速度、模型体系光致电子转移反应速度,光催化放氧、放氢能力,优化模型络合物结构。然后将水的氧化酶、光敏剂和放氢酶通过纳米半导体材料等技术进行合理组装,在可见光驱动下实现有效电子传递和电荷分离。从结构和功能上部分模拟光合作用的复杂过程,基于光合作用原理实现水的氧化 2H2O?O2 + 4H+ + 4e,放出的四个电子可成为水还原放氢的推动力,同时释放的质子可成为制氢的原料,为实现利用太阳能驱动从水中获取电子还原质子制氢气奠定科学理论基础,以期最终达到利用太阳能从水中还原制氢的目的。本项目首次提出将光敏剂引入Mn、Re簇合物和Fe/S配合物上形成光活性放氧、放氢人工酶,将水的氧化酶、光敏剂和放氢酶三个组份通过纳米半导体材料(纳米TiO2)等技术进行合理组装,构建光活性超分子人工酶化学体系,实现在可见光驱动下有效电子传递和电荷分离,同时产生放氧酶的氧化态和放氢酶的还原态。
英文主题词Photosystem II,Hydrogenases, Photoactive Mn complexes, Photoactive Fe2S2 complexes, Solar energy conversion