Water oxidation catalysis-role of redox and structural dynamics in biological photosynthesis and inorganic manganese oxides

Energy and Environmental Science

Volumn 9, Issue 7, 2016, Pages 2433-2443

  Zaharieva, I ^a   Gonzalez Flores D ^a   Asfari, B ^a   Pasquini, C ^a   Mohammadi, M R ^a   Klingan, K ^a   Zizak, I ^b   Loos, S ^a   Chernev, P ^a   Dau, H ^a  

^a FREIE UNIVERSITÄT BERLIN   (Germany)

^b HAHN MEITNER INSTITUT   (Germany)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CALCIUM; CATALYSIS; CATALYST ACTIVITY; CATALYSTS; CATALYTIC OXIDATION; CHEMICAL BONDS; DYNAMICS; ELECTROCHEMICAL IMPEDANCE SPECTROSCOPY; MANGANESE OXIDE; MANGANESE REMOVAL (WATER TREATMENT); METAL COMPLEXES; METAL IONS; METALS; OXIDATION; PHOTOSYNTHESIS; STRUCTURAL DYNAMICS; X RAY ABSORPTION;

BIOLOGICAL CATALYSTS; CATALYST RESTING STATE; CATALYTIC POTENTIAL; DIRECT OXIDATION; IN-SITU EXPERIMENTS; NON-FOSSIL FUELS; POSITIVE ELECTRODES; PROTEIN-BOUND METALS;

MANGANESE;

CATALYSIS; ELECTROCHEMICAL METHOD; EXPERIMENTAL STUDY; MANGANESE OXIDE; OXIDATION; PHOTOSYNTHESIS; REDOX CONDITIONS;

EID: 84979019838     PISSN: 17545692     EISSN: 17545706     Source Type: Journal    
DOI: 10.1039/c6ee01222a     Document Type: Article

References (65)

1. J. P. McEvoy G. W. Brudvig Chem. Rev. 2006 106 4455 4483
2. J. Barber Chem. Soc. Rev. 2009 38 185 196
3. N. Cox D. A. Pantazis F. Neese W. Lubitz Acc. Chem. Res. 2013 46 1588 1596
4. H. Dau I. Zaharieva M. Haumann Curr. Opin. Chem. Biol. 2012 16 3 10
5. M. Suga F. Akita K. Hirata G. Ueno H. Murakami Y. Nakajima T. Shimizu K. Yamashita M. Yamamoto H. Ago J.-R. Shen Nature 2015 517 99 103
6. J. E. Post Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1999 96 3447 3454
7. K. Sauer V. K. Yachandra Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2002 99 8631 8636
8. M. J. Russell, J. F. Allen and E. J. Milner-White, in Photosynthesis, Energy from the Sun: 14th International Congress on Photosynthesis, ed., J. F. Allen, E. Gantt, J. H. Golbeck, and, B. Osmond, Springer, 2008, pp. 1187-1192
9. T. G. Spiro J. R. Bargar G. Sposito B. M. Tebo Acc. Chem. Res. 2010 43 2 9
10. J. E. Johnson S. M. Webb K. Thomas S. Ono J. L. Kirschvink W. W. Fischer Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013 110 11238 11243
11. M. Wiechen I. Zaharieva H. Dau P. Kurz Chem. Sci. 2012 3 2330 2339
12. I. Zaharieva M. M. Najafpour M. Wiechen M. Haumann P. Kurz H. Dau Energy Environ. Sci. 2011 4 2400 2408
13. I. Zaharieva P. Chernev M. Risch K. Klingan M. Kohlhoff A. Fischer H. Dau Energy Environ. Sci. 2012 5 7081 7089
14. R. K. Hocking R. Brimblecombe L.-Y. Chang A. Singh M. H. Cheah C. Glover W. H. Casey L. Spiccia Nat. Chem. 2011 3 461 466
15. G. Mattioli I. Zaharieva H. Dau L. Guidoni J. Am. Chem. Soc. 2015 137 10254 10267
16. D. M. Robinson Y. B. Go M. Mui G. Gardner Z. Zhang D. Mastrogiovanni E. Garfunkel J. Li M. Greenblatt G. C. Dismukes J. Am. Chem. Soc. 2013 135 3494 3501
17. F. Jiao H. Frei Energy Environ. Sci. 2010 3 1018 1027
18. A. Ramírez P. Hillebrand D. Stellmach M. M. May P. Bogdanoff S. Fiechter J. Phys. Chem. C 2014 118 14073 14081
19. Y. T. Meng W. Q. Song H. Huang Z. Ren S. Y. Chen S. L. Suib J. Am. Chem. Soc. 2014 136 11452 11464
20. A. Indra P. W. Menezes I. Zaharieva E. Baktash J. Pfrommer M. Schwarze H. Dau M. Driess Angew. Chem., Int. Ed. 2013 52 13206 13210
21. D. A. Pantazis W. Ames N. Cox W. Lubitz F. Neese Angew. Chem., Int. Ed. 2012 51 9935 9940
22. H. Dau M. Haumann Biochim. Biophys. Acta 2007 1767 472 483
23. J. E. Post D. R. Veblen Am. Mineral. 1990 75 477 489
24. M. Risch K. Klingan F. Ringleb P. Chernev I. Zaharieva A. Fischer H. Dau ChemSusChem 2012 5 542 549
25. Y. Surendranath M. Dinca D. G. Nocera J. Am. Chem. Soc. 2009 131 2615 2620
26. K. Klingan F. Ringleb I. Zaharieva J. Heidkamp P. Chernev D. Gonzalez-Flores M. Risch A. Fischer H. Dau ChemSusChem 2014 7 1301 1310
27. D. Gonzalez-Flores I. Sanchez I. Zaharieva K. Klingan J. Heidkamp P. Chernev P. W. Menezes M. Driess H. Dau M. L. Montero Angew. Chem., Int. Ed. 2015 54 2472 2476
28. M. Risch F. Ringleb M. Kohlhoff P. Bogdanoff P. Chernev I. Zaharieva H. Dau Energy Environ. Sci. 2015 8 661 674
29. R. L. Doyle I. J. Godwin M. P. Brandon M. E. G. Lyons Phys. Chem. Chem. Phys. 2013 15 13737 13783
30. D. Gonzalez-Flores I. Zaharieva J. Heidkamp P. Chernev E. M. Moreno C. Pasquini M. R. Mohammadi A. Fischer H. Dau ChemSusChem 2016 9 379 387
31. B. Kok B. Forbush M. McGloin Photochem. Photobiol. 1970 11 457 475
32. M. Haumann C. Müller P. Liebisch L. Iuzzolino J. Dittmer M. Grabolle T. Neisius W. Meyer-Klaucke H. Dau Biochemistry 2005 44 1894 1908
33. H. Dau L. Iuzzolino J. Dittmer Biochim. Biophys. Acta 2001 1503 24 39
34. Y. Gorlin B. Lassalle-Kaiser J. D. Benck S. Gul S. M. Webb V. K. Yachandra J. Yano T. F. Jaramillo J. Am. Chem. Soc. 2013 135 8525 8534
35. L. Iuzzolino J. Dittmer W. Dörner W. Meyer-Klaucke H. Dau Biochemistry 1998 37 17112 17119
36. J. E. Penner-Hahn R. M. Fronko V. L. Pecoraro C. F. Yocum S. D. Betts N. R. Bowlby J. Am. Chem. Soc. 1990 112 2549 2557
37. H. Dau P. Liebisch M. Haumann Anal. Bioanal. Chem. 2003 376 562 583
38. J. Messinger J. H. Robblee U. Bergmann C. Fernandez P. Glatzel H. Visser R. M. Cinco K. L. McFarlane E. Bellacchio S. A. Pizarro S. P. Cramer K. Sauer M. P. Klein V. K. Yachandra J. Am. Chem. Soc. 2001 123 7804 7820
39. V. K. Yachandra V. J. DeRose M. J. Latimer I. Mukerji K. Sauer M. P. Klein Science 1993 260 675 679
40. T. Takashima K. Hashimoto R. Nakamura J. Am. Chem. Soc. 2012 134 1519 1527
41. I. G. McKendry S. K. Kondaveeti S. L. Shumlas D. R. Strongin M. J. Zdilla Dalton Trans. 2015 44 12981 12984
42. X. Li J. Liu Y. Zhao H. Zhang F. Du C. Lin T. Zhao Y. Sun ChemCatChem 2015 7 1848 1856
43. A. Indra P. W. Menezes F. Schuster M. Driess J. Photochem. Photobiol., B 2015 152 156 161
44. C. H. Kuo W. K. Li L. Pahalagedara A. M. El-Sawy D. Kriz N. Genz C. Guild T. Ressler S. L. Suib J. He Angew. Chem., Int. Ed. 2015 54 2345 2350
45. P. F. Smith B. J. Deibert S. Kaushik G. Gardner S. Hwang H. Wang J. F. Al-Sharab E. Garfunkel L. Fabris J. Li G. C. Dismukes ACS Catal. 2016 6 2089 2099
46. L. C. Seitz T. J. P. Hersbach D. Nordlund T. F. Jaramillo J. Phys. Chem. Lett. 2015 6 4178 4183
47. E. Y. Tsui T. Agapie Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013 110 10084 10088
48. W. Junge M. Haumann R. Ahlbrink A. Mulkidjanian J. Clausen Philos. Trans. R. Soc., B 2002 357 1407 1418
49. A. Klauss M. Haumann H. Dau J. Phys. Chem. B 2015 119 2677 2689
50. N. Cox M. Retegan F. Neese D. A. Pantazis A. Boussac W. Lubitz Science 2014 345 804 808
51. B. Klahr S. Gimenez F. Fabregat-Santiago J. Bisquert T. W. Hamann J. Am. Chem. Soc. 2012 134 16693 16700
52. M. E. G. Lyons M. P. Brandon J. Electroanal. Chem. 2009 631 62 70
53. M. W. Kanan D. G. Nocera Science 2008 321 1072 1075
54. Y. Surendranath M. W. Kanan D. G. Nocera J. Am. Chem. Soc. 2010 132 16501 16509
55. J. B. Gerken J. G. McAlpin J. Y. C. Chen M. L. Rigsby W. H. Casey R. D. Britt S. S. Stahl J. Am. Chem. Soc. 2011 133 14431 14442
56. H. Dau C. Limberg T. Reier M. Risch S. Roggan P. Strasser ChemCatChem 2010 2 724 761
57. P. E. M. Siegbahn Biochim. Biophys. Acta 2013 1827 1003 1019
58. N. Cox J. Messinger Biochim. Biophys. Acta 2013 1827 1020 1030
59. J. Rossmeisl Z. W. Qu H. Zhu G. J. Kroes J. K. Norskov J. Electroanal. Chem. 2007 607 83 89
60. J. K. Norskov T. Bligaard J. Rossmeisl C. H. Christensen Nat. Chem. 2009 1 37 46
61. I. C. Man H. Y. Su F. Calle-Vallejo H. A. Hansen J. I. Martinez N. G. Inoglu J. Kitchin T. F. Jaramillo J. K. Norskov J. Rossmeisl ChemCatChem 2011 3 1159 1165
62. A. Bergmann E. Martinez-Moreno D. Teschner P. Chernev M. Gliech J. F. de Araujo T. Reier H. Dau P. Strasser Nat. Commun. 2015 6 8625
63. C. W. Tung Y. Y. Hsu Y. P. Shen Y. X. Zheng T. S. Chan H. S. Sheu Y. C. Cheng H. M. Chen Nat. Commun. 2015 6 8106
64. M. Wiechen H.-M. Berends P. Kurz Dalton Trans. 2012 41 21 31
65. S. L. Suib Acc. Chem. Res. 2008 41 479 487