alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2019.28-33.086-092alternative-1822Research ArticleКАТАЛИЗ В АЭЭCATALYSIS FOR AEEОксиды кальций-марганца(III) (CaMn2O4·xH2O) в качестве биомиметических катализаторов выделения кислородаCalcium Manganese(III) Oxides (CaMn2O4·xH2O) as Biomimetic Oxygen-Evolving CatalystsНаджафпурМ. М.NajafpourM. M.

д. 2, ул. Макс-Айт, 24118 Киль, Германия

Зенджан, Иран

2 Max-Eyth-Strasse, Kiel, 24118, Germany

Zanjan, Iran

ЭренбергТ.EhrenbergT.

д. 2, ул. Макс-Айт, 24118 Киль, Германия

2 Max-Eyth-Strasse, Kiel, 24118,Germany

ВихенМ.WiechenM.

д. 2, ул. Макс-Айт, 24118 Киль, Германия

2 Max-Eyth-Strasse, Kiel, 24118,Germany

КурцФ.KurzPh.

д. 2, ул. Макс-Айт, 24118 Киль, Германия

2 Max-Eyth-Strasse, Kiel, 24118,Germany

phkurz@ac.uni-kiel.deИнститут неорганической химии, Кильский университет имени Кристиана Альбрехта; Институт передовых исследований в области фундаментальных наук (IASBS)РоссияInstitute for Inorganic Chemistry, Christian-Albrechts-University Kiel; Institute for Advanced Studies in Basic Sciences (IASBS)Russian FederationИнститут неорганической химии, Кильский университет имени Кристиана АльбрехтаРоссияInstitute for Inorganic Chemistry, Christian-Albrechts-University KielRussian Federation201913122019028-338692Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20192019Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/1822

Биомиметический и эффективный: выяснилось, что смешанные оксиды кальций-марганца(III) (см. структуру, где Ca – зеленый, Mn – красный, O – белый) с химическим составом и структурами, имитирующими активный участок фотосистемы-II, являются высокоактивными катализаторами окисления воды до молекулярного кислорода. Присутствие Ca2+ в ФС-II значительно повышает производительность катализатора по сравнению с соответствующей марганцевой системой Mn2O3.

Biomimetic and efficient: Mixed calcium manganese(III) oxides (see structure; Ca green, Mn red, O white) with elemental compositions and structures mimicking the active site of photosystem II were found to be highly active catalysts for the oxidation of water to molecular oxygen. As for PS II, the presence of Ca2+ greatly enhances the catalyst performance in comparison to the related manganese‐only system Mn2O3.

бионеорганическая химиягетерогенный катализмарганецокислениехимия водыbioinorganic chemistryheterogeneous catalysismanganese oxidationwater chemistryАвторы выражают признательность Урсуле Корнелиссен, Бастиану Дитлу, Катрин Гервиен, Иоахиму Гриппу, Яннес Офи, Энрике Кирога, Монике Шневея, Кристиану Столтенбергу и Адаму Вутковски (Кильский университет имени Кристиана Альбрехта) за помощь в проведении экспериментов. Др. М.М. Наджафпур благодарит Министерство науки и Фонд национальной элиты Ирана за предоставленный грант. Исследование финансировалась Фондом химической промышленности (им. Ю. Либига).The authors would like to thank Ursula Cornelissen, Bastian Dietl, Kathrin Gerwien, Joachim Gripp, Jannes Ophey, Enrique Quiroga, Monika Schneeweis, Christian Stoltenberg, and Adam Wutkowski (all CAU Kiel) for experimental support. M.M.N. thanks the Ministry of Science and the National Elite Foundation of Iran for a travel grant. This work was financed by the Fonds der Chemischen Industrie (Liebig fellowship for P.K.).ReferencesArmaroli N., Balzani V. Angew. Chem., 2007;119:52 – 67; Angew. Chem. Int. Ed., 2007;46:52–66.Armaroli N., Balzani V. Angew. Chem., 2007;119:52 – 67; Angew. Chem. Int. Ed., 2007;46:52–66.Lewis N.S., Nocera D.G. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2006;103:15729–15735.Lewis N.S., Nocera D.G. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2006;103:15729–15735.Lubitz W.,Reijerse E.J.,Messinger J. Energy Environ. Sci.,2008;1:15–31.Lubitz W.,Reijerse E.J.,Messinger J. Energy Environ. Sci.,2008;1:15–31.Lomoth R., Magnuson A., Sjodin M., Huang P., Styring S., Hammarstrom L. Photosynth. Res., 2006;87:25–40.Lomoth R., Magnuson A., Sjodin M., Huang P., Styring S., Hammarstrom L. Photosynth. Res., 2006;87:25–40.Cady C.W., Crabtree R.H., Brudvig G.W. Coord. Chem. Rev., 2008;252:444–455.Cady C.W., Crabtree R.H., Brudvig G.W. Coord. Chem. Rev., 2008;252:444–455.Herrero C., Lassalle-Kaiser B., Leibl W., Rutherford A.W., Aukauloo A. Coord. Chem. Rev., 2008;252:456–468.Herrero C., Lassalle-Kaiser B., Leibl W., Rutherford A.W., Aukauloo A. Coord. Chem. Rev., 2008;252:456–468.Mullins C.S., Pecoraro V.L. Coord. Chem. Rev., 2008;252:416– 443.Mullins C.S., Pecoraro V.L. Coord. Chem. Rev., 2008;252:416– 443.Yagi M., Kaneko M. Chem. Rev., 2001;101:21 – 35.Yagi M., Kaneko M. Chem. Rev., 2001;101:21 – 35.Mukhopadhyay S., Mandal S. K., Bhaduri S., Armstrong W.H. Chem. Rev., 2004;104:3981–4026.Mukhopadhyay S., Mandal S. K., Bhaduri S., Armstrong W.H. Chem. Rev., 2004;104:3981–4026.Shimazaki Y., Nagano T., Takesue H., Ye B. H., Tani F., Naruta Y. Angew. Chem., 2004;116:100–102; Angew. Chem. Int. Ed., 2004;43:98–100.Shimazaki Y., Nagano T., Takesue H., Ye B. H., Tani F., Naruta Y. Angew. Chem., 2004;116:100–102; Angew. Chem. Int. Ed., 2004;43:98–100.Kurz P., Berggren G., Anderlund M. F., Styring S. Dalton Trans.,2007;4258–4261.Kurz P., Berggren G., Anderlund M. F., Styring S. Dalton Trans.,2007;4258–4261.Elizarova G.L., Zhidomirov G.M., Parmon V.N. Catal. Today, 2000;58:71–88.Elizarova G.L., Zhidomirov G.M., Parmon V.N. Catal. Today, 2000;58:71–88.Harriman A., Pickering I.J., Thomas J.M., Christensen P. A. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1, 1988; 84:,2795–2806.Harriman A., Pickering I.J., Thomas J.M., Christensen P. A. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1, 1988; 84:,2795–2806.Matsumoto Y., Sato E. Mater. Chem. Phys., 1986;14:397–426.Matsumoto Y., Sato E. Mater. Chem. Phys., 1986;14:397–426.Morita M., Iwakura C., Tamura H. Electrochim. Acta, 1979;24:357–362.Morita M., Iwakura C., Tamura H. Electrochim. Acta, 1979;24:357–362.Trasatti S. J. Electroanal. Chem., 1980;111:125–131.Trasatti S. J. Electroanal. Chem., 1980;111:125–131.Chandra N., Bhasin S., Shanna M., Pal D. Mater. Lett., 2007;61:3728–3732.Chandra N., Bhasin S., Shanna M., Pal D. Mater. Lett., 2007;61:3728–3732.Fritsch S., Navrotsky A. J. Am. Ceram. Soc., 1996;79:1761–1768.Fritsch S., Navrotsky A. J. Am. Ceram. Soc., 1996;79:1761–1768.Gaudefroy C., Jouravsky G., Permingeat F. Bull. Soc. Fr. Mineral. Cristallogr., 1965;86:359–367.Gaudefroy C., Jouravsky G., Permingeat F. Bull. Soc. Fr. Mineral. Cristallogr., 1965;86:359–367.Chen H.Y., Tagore R., Olack G., Vrettos J.S., Weng T.C., Penner-Hahn J., Crabtree R.H., Brudvig G.W. Inorg. Chem., 2007;46:34–43.Chen H.Y., Tagore R., Olack G., Vrettos J.S., Weng T.C., Penner-Hahn J., Crabtree R.H., Brudvig G.W. Inorg. Chem., 2007;46:34–43.Holleman A.F., Wiberg E. Lehrbuch der Anorganischen Chemie,deGruyter,Berlin, 1995.Holleman A.F., Wiberg E. Lehrbuch der Anorganischen Chemie,deGruyter,Berlin, 1995.Hurst J.K. Coord. Chem. Rev., 2005;249:313–328.Hurst J.K. Coord. Chem. Rev., 2005;249:313–328.Liu F., Concepcion J.J., JurssJ.W., Cardolaccia T., Templeton J.L., Meyer T.J. Inorg. Chem., 2008;47:1727–1752.Liu F., Concepcion J.J., JurssJ.W., Cardolaccia T., Templeton J.L., Meyer T.J. Inorg. Chem., 2008;47:1727–1752.Morris N.D., Mallouk T.E. J. Am. Chem. Soc., 2002;124:11114–11121.Morris N.D., Mallouk T.E. J. Am. Chem. Soc., 2002;124:11114–11121.Harriman A., Richoux M.C., Christensen P.A., Mosseri S., Neta P. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1,1987;83:3001–3014.Harriman A., Richoux M.C., Christensen P.A., Mosseri S., Neta P. J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1,1987;83:3001–3014.Hoertz P.G., Mallouk T.E. Inorg. Chem., 2005;44:6828–6840.Hoertz P.G., Mallouk T.E. Inorg. Chem., 2005;44:6828–6840.Kalyanasundaram K., Micic O., Pramauro E., Gratzel M.Helv. Chim. Acta, 1979;62:2432–2441.Kalyanasundaram K., Micic O., Pramauro E., Gratzel M.Helv. Chim. Acta, 1979;62:2432–2441.Jiao F., Frei H. Angew. Chem., 2009;121:1873–1876; Angew. Chem.Int. Ed., 2009;48:841–1844.Jiao F., Frei H. Angew. Chem., 2009;121:1873–1876; Angew. Chem.Int. Ed., 2009;48:841–1844.Kanan M.W., Nocera D.G. Science, 2008;321:1072–1075.Kanan M.W., Nocera D.G. Science, 2008;321:1072–1075.Ghanotakis D.F., Babcock G.T., Yocum C.F. FEBS Lett., 1984;167:127–130.Ghanotakis D.F., Babcock G.T., Yocum C.F. FEBS Lett., 1984;167:127–130.Miyao M., Murata N. FEBS Lett., 1984;168:118–120.Miyao M., Murata N. FEBS Lett., 1984;168:118–120.Armstrong F.A. Philos. Trans. R. Soc. London, 2007;363:1263–1270.Armstrong F.A. Philos. Trans. R. Soc. London, 2007;363:1263–1270.Sauer K., Yachandra V.K. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2002;99:8631–8636.Sauer K., Yachandra V.K. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2002;99:8631–8636.Spiccia L., Casey W.H. Geochim. Cosmochim. Acta, 2007;71:5590–5604.Spiccia L., Casey W.H. Geochim. Cosmochim. Acta, 2007;71:5590–5604.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.