《Electron Transfer: Mechanisms and Applications》书评

华南理工大学化学与化工学院 孙志红

一、概述

《电子转移：机制与应用》(Electron Transfer: Mechanisms and Applications) 由Wiley-VCH出版社在2020年推出。这部著作的作者是来自日本大阪大学的杰出教授Shunichi Fukuzumi，他在人工光合作用、光化学以及电子转移化学领域享有盛誉，被广泛认为是电子转移反应的领先专家。作为该领域的顶尖科学家，作者在书中深入探讨了电子转移的核心理论和机制，并对几个典型的自然界中涉及电子转移的系统进行了详尽的阐述。这本书可供电子转移相关研究领域的研究人员参考。

二、内容简介

    本书从电子转移的基本原理出发，讨论将电子转移机理在绿色能源相关的若干光催化反应体系的应用。全书一共15章，各章具体内容如下：

 第一章 简介

本章阐述了在化石能源逐渐枯竭的大背景下，研究可再生能源的重要性，并引出了电子转移的重要意义。同时，对光合作用中涉及的电子转移过程进行了初步介绍。

第二章 马库斯电子转移理论

本章介绍了马库斯电子转移理论的基本概念，并着重指出电子转移速率与电子转移的驱动力和重组能有关。

第三章 光合反应中心模型

本章主要介绍了以锌卟啉为供体和C₆₀为受体的电子供体-受体二元体，三元体以及四元体等人工光合反应中心模型。

第四章 电子供体-受体二元体

本章探讨了实现长寿命电荷分离状态的供体-受体二元体示例，如锌卟啉-C60和锌卟啉-醌等。。

第五章 超分子电子转移

本章对超分子电子转移进行了较为详尽的介绍，即利用非共价作用（包括金属-配体配位作用，静电作用和氢键作用等）构建电子供体-受体超分子组装体来模拟光合作用中的电子转移过程。

第六章 金属离子对光诱导电子转移的影响

本章以金属卟啉的电子供体-受体二元体为例，简述了金属离子作为路易斯酸与自由基阴离子的相互作用对电子转移的影响，以及金属离子如何影响荧光强度和光诱导电子转移。

第七章 光氧化还原催化反应

本章介绍了几类典型的光氧化还原反应，包括光氧化溴化、碳-碳成键、DNA裂解、反马氏临氢醚化、光催化环加成和光催化析氢反应等。

第八章 储氢

本章主要介绍了几种高效均相催化剂，这些催化剂能在常温常压的水溶液中实现氢供体和氢气的转化，具体包括氢气和甲酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸、醇、多聚甲醛之间的转化，从而为氢气储存和运输的问题提供潜在解决策略。

第九章 金属离子耦合电子转移（MCET）

本章介绍了氧气的金属离子耦合电子转移反应，并详细论述了金属离子的结合模式及其耦合电子转移的组织方式和驱动力，最后对常见金属离子耦合电子转移催化反应和金属氧化复合物进行了介绍。

第十章 氧气的催化还原

本章着重介绍了双金属催化剂在氧气转化成水的四电子还原反应中的催化机理。

第十一章 水的催化氧化

本章主要介绍了水的光催化氧化反应机理。

第十二章 利用水和氧气生产过氧化氢作为太阳能燃料

本章介绍了水氧化催化剂，包括贵金属和一系列杂多核氰基金属复合物，催化水和氧气生产过氧化氢的反应。

第十三章 在海水中生产和利用过氧化氢作为太阳能燃料

本章首先介绍了利用钴氯复合物(Co^II(Ch))催化海水氧化生成过氧化氢的策略，以及如何将过氧化氢的化学能进一步转化为电能并构筑过氧化氢能量电池。

第十四章 模拟光合系统II

光合系统II的功能是利用从光中吸收的能量将水裂解，并将其释放的电子传递给质体醌。本章通过非血红素铁复合物催化剂，实现水的氧化和对苯醌的还原来模拟光合系统II。

第十五章 结论和展望

本章首先对全书各章内容进行了总结，同时指出虽然人工模拟的电子转移体系与天然体系基本原理相同，但是其体系构筑策略可以不同于天然体系。最后，对模拟光合作用和呼吸作用的人工电子转移体系在太阳能电池领域的应用前景进行了展望。

三、编写特点

本书的编撰特点体现在其针对性强、内容集中聚焦于电子转移这一专业领域。它全面覆盖了电子转移的基本原理和应用技术，同时具有深厚的学术专业性，非常适宜于对电子转移研究领域有相当背景知识的研究者参考使用。

本馆索书号：O572.24/E38