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Keywords:

  • Heterogene Katalyse;
  • Homogene Katalyse;
  • Künstliche Photosynthese;
  • Nachhaltige Chemie;
  • Oxidationen

Abstract

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Wasseroxidation: Ein guter Katalysator für die Umsetzung von Wasser zu Sauerstoff ist für die nachhaltige Umwandlung von Sonnenenergie essenziell. Die Schlüsselfaktoren für die Leistungsfähigkeit erfolgreicher molekularer Katalysatoren und die Notwendigkeit für ein katalytisches System auf Festkörperbasis werden erläutert, und die ersten Versuche, molekulare Katalysatoren für die Wasseroxidation auf Trägermaterial herzustellen, werden analysiert.

In den letzten vier Jahren wurden wir Zeugen einer Revolution auf dem Gebiet der katalytischen Wasseroxidation: Definierte Moleküle eröffnen neue Möglichkeiten, robustere und effizientere Katalysatoren maßzuschneidern. Angestoßen wurde diese Revolution durch zwei Faktoren: den dringenden Bedarf an sauberen und erneuerbaren Kraftstoffen und das dem Menschen innewohnende Verlangen, die Reaktionen der Natur nachzuahmen – in diesem Fall die des sauerstofferzeugenden Komplexes (OEC) des Photosystems II (PSII). Im Folgenden geben wir einen kurzen Überblick über die wohlbekannten Grundlagen der Oxidation von Wasser zu Disauerstoff und präsentieren anschließend die neuen Entwicklungen auf diesem Forschungsfeld, die neuen Ansätze, Katalysatordesign und -leistung zu verbessern, und die Fragen, die diese Entwicklungen insbesondere aus mechanistischer Sicht aufwerfen. Schließlich werden wir noch die Herausforderungen diskutieren, denen sich das Forschungsfeld gegenübersieht.