Homogeneous Ni catalysts for H2 oxidation and production: An assessment of theoretical methods, from density functional theory to post hartree-fock correlated wave-function theory

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 114, Issue 48, 2010, Pages 12716-12724

  Chen, Shentan ^a   Raugei, Simone ^a   Rousseau, Roger ^a   Dupuis, Michel ^a   Bullock, R Morris ^a  

^a PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CATALYTIC CYCLES; CCSD; CORRELATION FUNCTIONALS; COUPLED CLUSTERS; DIHYDRIDES; ELECTRON-RICH; ELEMENTARY STEPS; FUNCTIONALS; GENERALIZED GRADIENT APPROXIMATIONS; H-BONDS; HARMONIC LEVELS; HARTREE-FOCK; HETEROLYTIC CLEAVAGE; HOMOGENEOUS CATALYST; HYBRID FUNCTIONALS; NI CATALYSTS; OXIDATION OF H; PERTURBATION THEORY; POLARIZABLE CONTINUUMS; REFERENCE STATE; REFERENCE WAVE FUNCTIONS; SEMI-QUANTITATIVE; SYSTEMATIC ASSESSMENT;

CATALYSTS; MOLECULAR PHYSICS; OXIDATION; PERTURBATION TECHNIQUES; POTENTIAL ENERGY; QUANTUM CHEMISTRY; SURFACE REACTIONS; WAVE FUNCTIONS;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

HYDROGEN; NICKEL; ORGANOMETALLIC COMPOUND;

ARTICLE; CATALYSIS; CHEMISTRY; OXIDATION REDUCTION REACTION; QUANTUM THEORY;

CATALYSIS; HYDROGEN; NICKEL; ORGANOMETALLIC COMPOUNDS; OXIDATION-REDUCTION; QUANTUM THEORY;

EID: 78649811290     PISSN: 10895639     EISSN: 15205215     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp106800n     Document Type: Article

References (63)

1. Catalysis Without Precious Metals; Bullock, R. M., Ed.; Wiley-VCH: Weinheim, 2010.
2. Fontecilla-Camps, J. C.; Volbeda, A.; Cavazza, C.; Nicolet, Y. Chem. Rev. 2007, 107, 4273
3. Garcin, E.; Vernede, X.; Hatchikian, E. C.; Volbeda, A.; Frey, M.; Fontecilla-Camps, J. C. Structure 1999, 7, 557
4. Higuchi, Y.; Ogata, H.; Miki, K.; Yasuoka, N.; Yagi, T. Structure 1999, 7, 549
5. Nicolet, Y.; de Lacey, A. L.; Verned̀e, X. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 1596
6. Pereira, A. S.; Tavares, P.; Moura, I.; Moura, J. J. G.; Huynh, B. H. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 2771
7. Peters, J. W. Curr. Opin. Struct. Biol. 1999, 9, 670
8. Peters, J. W.; Lanzilotta, W. N.; Lemon, B. J.; Seefeldt, L. C. Science 1998, 282, 1853
9. Volbeda, A.; Fontecilla-Camps, J. Dalton Trans. 2003, 4030
10. Volbeda, A.; Garcin, E.; Piras, C.; de Lacey, A. L.; Fernandez, V. M.; Hatchikian, E. C.; Frey, M.; Fontecilla-Camps, J. C. J. Am. Chem. Soc. 1996, 12989
11. Rakowski DuBois, M.; DuBois, D. L. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1974
12. Rakowski DuBois, M.; DuBois, D. L. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 62
13. Qi, X.-J.; Fu, Y.; Liu, l.; Guo, Q.-X. Organometallics 2007, 26, 4546
14. Kovács, G.; Pápai, I. Organometallics 2006, 25, 820
15. Qi, X.-J.; Liu, l.; Fu, Y.; Guo, Q.-X. Organometallics 2006, 25, 5879
16. Nimlos, M. R.; Chang, C. H.; Curtis, C. J.; Miedaner, A.; Pilath, H. M.; DuBois, D. L. Organometallics 2008, 27, 2715
17. Wilson, A. D.; Newell, R. H.; McNevin, M. J.; Muckerman, J. T.; Rakowski DuBois, M.; DuBois, D. L. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 358
18. Wilson, A. D.; Shoemaker, R. K.; Miedaner, A.; Muckerman, J. T.; DuBois, D. L.; DuBois, M. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 6951
19. Yang, J. Y.; Chen, S.; Dougherty, W. G.; Kassel, W. S.; Bullock, R. M.; DuBois, D. L.; Raugei, S.; Rousseau, R.; Dupuis, M.; Rakowski DuBois, M. Chem. Comm. 2010, DOI: 10.1039/c0cc03246h.
20. 2+ is in preparation.
21. Kubas, G. J. Dihydrogen and σ-Bond Complexes: Structure, Theory, and Reactivity; Kluwer Academic/Plenum Publishers: New York, 2001.
22. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865
23. Perdew, J. P.; Burke, K.; Ernzerhof, M. Phys. Rev. Lett. 1997, 78, 1396
24. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648
25. Perdew, J. P. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822
26. Lee, C.; Yang, W.; Parr, R. G. Phys. Rev. B 1988, 37, 785
27. Miehlich, B.; Savin, A.; Stoll, H.; Preuss, H. Chem. Phys. Lett. 1989, 157, 200
28. Niu, S.; Hall, M. B. Chem. Rev. 2000, 100, 353
29. Yang, J. Y.; Bullock, R. M.; Shaw, W. J.; Twamley, B.; Fraze, K.; DuBois, M. R.; DuBois, D. L. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 5935
30. Balabanov, N. B.; Peterson, K. A. J. Chem. Phys. 2005, 123 064107
31. Dunning, T. H., Jr. J. Chem. Phys. 1989, 90, 1007
32. Woon, D. E.; Dunning, T. H., Jr. J. Chem. Phys. 1993, 98, 1358
33. Feller, D. J. Chem. Phys. 1992, 96, 6104
34. Rassolov, V. A.; Pople, J. A.; Ratner, M. A.; Windus, T. L. J. Chem. Phys. 1998, 109, 1223
35. Hay, P. J. J. Chem. Phys. 1977, 66, 4377
36. Wachters, A. J. H. J. Chem. Phys. 1970, 52, 1033
37. Andrae, D.; Häuβermann, U.; Dolg, M.; Stoll, H.; Preuβ, H. Theor. Chem. Acc. 1990, 77, 123
38. Schafer, A.; Horn, H.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1992, 97, 2571
39. Bauschlicher, C. W., Jr.; Langhoff, S. R.; Barnes, L. A. J. Chem. Phys. 1989, 91, 2399
40. Becke, A. D. Phys. Rev. A 1988, 38, 3098
41. Boese, A. D.; Martin, J. M. L. J. Chem. Phys. 2004, 121, 3405
42. Zhao, Y.; Schultz, N. E.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 2005, 123, 194101
43. Zhao, Y.; Truhlar, D. G. Theor. Chem. Acc. 2008, 120, 215
44. Straatsma, T. P.; Aprà, E.; Windus, T. L.; Bylaska, E. J.; Jong, W. d.; Hirata, S.; Valiev, M.; Hacklr, M.; Pollack, L.; Harrison, R.; Dupuis, M.; Smith, D. M. A.; Nieplocha, J.; Tipparaju, V.; Krishnan, M.; Auer, A. A.; Brown, E.; Cisneros, G.; Fann, G.; Früchtl, H.; Garza, J.; Hirao, K.; Kendall, R.; Nichols, J.; Tsemekhman, K.; Wolinski, K.; Anchell, J.; Bernholdt, D.; Borowski, P.; Clark, T.; Clerc, D.; Dachsel, H.; Deegan, M.; Dyall, K.; Elwood, D.; Glendening, E.; Gutowski, M.; Hess, A.; Jaffe, J.; Johnson, B.; Ju, J.; Kobayashi, R.; Kutteh, R.; Lin, Z.; Littlefield, R.; Long, X.; Meng, B.; Nakajima, T.; Niu, S.; Rosing, M.; Sandrone, G.; Stave, M.; Taylor, H.; Thomas, G.; Lenthe, J. v.; Wong, A.; Zhang, Z.; Pacific Northwest National Laboratory: Richland, Washington.
45. Kendall, R. A.; Aprà, E.; Bernholdt, D. E.; Bylaska, E. J.; Dupuis, M.; Fann, G. I.; Harrison, R. J.; Ju, J.; Nichols, J. A.; Nieplocha, J.; Straatsma, T. P.; Windus, T. L.; Wong, A. T. Comput. Phys. Commun. 2000, 128, 260
46. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Scalmani, G.; Barone, V.; Mennucci, B.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Caricato, M.; Li, X.; Hratchian, H. P.; Izmaylov, A. F.; Bloino, J.; Zheng, G.; Sonnenberg, J. L.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Vreven, T.; Montgomery, J. A., Jr.; Peralta, J. E.; Ogliaro, F.; Bearpark, M.; Heyd, J. J.; Brothers, E.; Kudin, K. N.; Staroverov, V. N.; Kobayashi, R.; Normand, J.; Raghavachari, K.; Rendell, A.; Burant, J. C.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Cossi, M.; Rega, N.; Millam, J. M.; Klene, M.; Knox, J. E.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Martin, R. L.; Morokuma, K.; Zakrzewski, V. G.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Farkas, O.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian, Inc.: Wallingford CT, 2009.
47. Feller, D. J. Comput. Chem. 1996, 17, 1571
48. Schuchardt, K. L.; Didier, B. T.; Elsethagen, T.; Sun, L.; Gurumoorthi, V.; Chase, J.; Li, J.; Windus, T. L. J. Chem. Inf. Model. 2007, 47, 1045
49. Hajgató, B.; Szieberth, D.; Geerlings, P.; Proft, F. D.; Deleuze1, M. S. J. Chem. Phys. 2009, 131, 224321
50. Tekarli, S. M.; Drummond, M. L.; Williams, T. G.; Cundari, T. R.; Wilson, A. K. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 8607
51. Bühl, M.; Reimann, C.; Pantazis, D. A.; Bredow, T.; Neese, F. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 1449
52. Rappoport, D.; Crawford, N. R. M.; Furche, F.; Burke, K. In Computational Inorganic and Bioinorganic Chemistry; Solomon, E. I.; King, R. B.; Scott, R. A., Eds.; Wiley: Chichester, 2008.
53. Zhao, Y.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys. 2006, 124, 224105
54. Davidson, E. R.; Jones, L. L. J. Chem. Phys. 1962, 37, 1918
55. Goddard, W. A., III.; Harding, L. B. Annu. Rev. Phys. Chem. 1978, 29, 363
56. Sousa, S. F.; Fernandes, P. A.; Ramos, M. J. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 10439
57. Furche, F.; Perdew, J. P. J. Chem. Phys. 2006, 124 044103
58. Siegbahn, P. E. M.; Blomberg, M. R. A. Chem. Rev. 2000, 100, 421
59. McQuarrie, D. A. Statistical Mechanics; Happer & Row: New York, Evanston, San Francisco, London, 1976.
60. Barone, V.; Cossi, M. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 1995
61. Cossi, M.; Rega, N.; Scalmani, G.; Barone, V. J. Comput. Chem. 2003, 24, 669
62. Bondi, A. J. Phys. Chem. 1964, 68, 441
63. Siebert, X.; Amzel, L. M. Proteins 2003, 54, 104