據外媒報道，水氧化反應(WOR)是地球上最重要的反應之一，因為它是大氣中幾乎所有氧氣的來源。了解其複雜性是提高反應效率的關鍵。然而遺憾的是，該反應機制複雜、中間體高度不穩定，因此使其分離和表徵極具挑戰性。為了克服這個問題，科學家們正在使用分子催化劑作為模型來理解水氧化的基本方面–特別是氧-氧成鍵反應。
ICIQ Lloret-Fillol、負責研究WOR的科學家們近日首次分離出了一個難以得到的中間產物並對其進行了充分表徵。這個中間產物是在氧-氧鍵形成事件之後產生的–反應的速率決定步驟。這項研究是ICIQ跟荷蘭格羅寧根大學和法國Synchrotron SOLEIL合作開展的一項國際努力，研究成果已發表在《Nature Chemistry》上。ICIQ小組組長、ICREA教授、論文第一作者Julio Lloret-Fillol表示：“我們的工作直接影響了我們觀察氧-氧鍵形成步驟和隨後的反應中間體的能力。”
研究人員通過改變催化體系的條件得到了Ru(IV)側向過氧化物的結晶，這是反應的速率決定步驟，即氧-氧鍵形成事件。“這篇論文將有助於更好地理解氧-氧鍵形成的機制，因為它顯示了形成氧-氧鍵的單位點機制的直接證據，這是光系統II假定的機制之一，”Lloret小組成員、論文第一作者Carla Casadevall指出。
儘管對其機理進行了廣泛的研究，但WOR仍未被完全理解，這就引發了關於氧-氧鍵形成機理的若干建議的持續爭論。研究人員使用標記研究來監測在WOR的速率決定步驟之前和之後形成的中間體。這樣，他們就能提供直接證據以證明由來自metal-oxo的水親核攻擊促成了氧-氧鍵的形成。
Casadevall總結稱：“這篇論文再次證明了明確定義的分子複合物提供了獲取WOR的基本方面，反之將非常具有挑戰性，這將有助於展開進一步高效的催化劑設計。”