Characterization of photochemical processes for H 2 production by CdS nanorod-[FeFe] hydrogenase complexes

Journal of the American Chemical Society

Volumn 134, Issue 12, 2012, Pages 5627-5636

  Brown, Katherine A ^a   Wilker, Molly B ^b   Boehm, Marko ^a   Dukovic, Gordana ^b   King, Paul W ^a  

^a NATIONAL RENEWABLE ENERGY LABORATORY   (United States)

^b UNIVERSITY OF COLORADO   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

3-MERCAPTOPROPIONIC ACID; [FEFE]HYDROGENASES; CAPPING LIGANDS; CDS; CDS NANOROD; CLOSTRIDIUM ACETOBUTYLICUM; DONOR CONCENTRATIONS; ELECTRON TRANSFER; HOLE TRANSFER; HYDROGENASES; LIGHT INTENSITY; MECHANISTIC ASPECTS; MOLAR RATIO; PHOTO-CATALYTIC; PHOTOCATALYTIC ACTIVITIES; PHOTOCHEMICAL CONVERSION; PHOTOCHEMICAL PROCESS; PHOTON ABSORPTIONS; PHOTON CONVERSION EFFICIENCIES; SOLAR FLUX; TOTAL TURNOVER; TURNOVER FREQUENCY;

CADMIUM COMPOUNDS; COMPLEXATION; CONVERSION EFFICIENCY; HOLE CONCENTRATION; NANORODS; PHOTOCATALYSIS; PHOTONS;

CADMIUM SULFIDE;

3 MERCAPTOPROPIONIC ACID; CLOSTRIDIUM ACETOBUTYLICUM IRON IRON HYDROGENASE I; FERREDOXIN; HYDROGEN; IRON HYDROGENASE; NANOROD; UNCLASSIFIED DRUG;

ARTICLE; BINDING AFFINITY; CHEMICAL REACTION; CLOSTRIDIUM ACETOBUTYLICUM; ELECTRON TRANSPORT; ILLUMINATION; LIGHT ABSORPTION; LIGHT INTENSITY; PHOTOCATALYSIS; PHOTOCHEMISTRY; PHOTOOXIDATION; QUANTUM YIELD; SOLAR ENERGY; STATIC ELECTRICITY;

CADMIUM COMPOUNDS; CLOSTRIDIUM ACETOBUTYLICUM; HYDROGEN; HYDROGENASE; NANOTUBES; OXIDATION-REDUCTION; SOLAR ENERGY; SULFIDES;

EID: 84859119897     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja2116348     Document Type: Article

References (83)

1. Balzani, V.; Credi, A.; Venturi, M. ChemSusChem 2008, 1, 26
2. Hambourger, M.; Moore, G. F.; Kramer, D. M.; Gust, D.; Moore, A. L.; Moore, T. A. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 25
3. Lewis, N. S.; Nocera, D. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 15729
4. Lubitz, W.; Reijerse, E. J.; Messinger, J. Energy Environ. Sci. 2008, 1, 15
5. Navarro, R.; Alvarez-Galvan, M.; de la Mano, J.; Al-Zahrani, S.; Fierro, J. Energy Environ. Sci. 2010, 3, 1865
6. Magnuson, A.; Anderlund, M.; Johansson, O.; Lindblad, P.; Lomoth, R.; Polivka, T.; Ott, S.; Stensjo, K.; Styring, S.; Sundstrom, V.; Hammarstrom, L. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1899
7. Arnon, D. I.; Losada, M.; Nozaki, M.; Tagawa, K. Nature 1961, 190, 601
8. Benemann, J. R.; Berenson, J. A.; Kaplan, N. O.; Kamen, M. D. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1973, 70, 2317
9. Ghirardi, M. L.; Posewitz, M. C.; Maness, P.-C.; Dubini, A.; Yu, J.; Seibert, M. Annu. Rev. Plant Biol. 2007, 58, 71
10. Hemschemeier, A.; Melis, A.; Happe, T. Photosynth. Res. 2009, 102, 523
11. McKinlay, J. B.; Harwood, C. S. Curr. Opin. Biotechnol. 2010, 21, 244
12. Rupprecht, J. J. Biotechnol. 2009, 142, 10
13. Gaffron, H.; Rubin, J. J. Gen. Physiol. 1942, 26, 219
14. Blankenship, R. E.; Tiede, D. M.; Barber, J.; Brudvig, G. W.; Fleming, G.; Ghirardi, M.; Gunner, M. R.; Junge, W.; Kramer, D. M.; Melis, A.; Moore, T. A.; Moser, C. C.; Nocera, D. G.; Nozik, A. J.; Ort, D. R.; Parson, W. W.; Prince, R. C.; Sayre, R. T. Science 2011, 332, 805
15. Grimme, R. A.; Lubner, C. E.; Bryant, D. A.; Golbeck, J. H. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 6308
16. Utschig, L. M.; Dimitrijevic, N. M.; Poluektov, O. G.; Chemerisov, S. D.; Mulfort, K. L.; Tiede, D. M. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 236
17. Greenbaum, E. Science 1985, 230, 1373
18. Utschig, L. M.; Silver, S. C.; Mulfort, K. L.; Tiede, D. M. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 16334
19. Ihara, M.; Nishihara, H.; Yoon, K.-S.; Lenz, O.; Friedrich, B.; Nakamoto, H.; Kojima, K.; Honma, D.; Kamachi, T.; Okura, I. Photochem. Photobiol. 2006, 82, 676
20. Lubner, C. E.; Grimme, R.; Bryant, D. A.; Golbeck, J. H. Biochemistry 2009, 49, 404
21. Brown, K. A.; Dayal, S.; Ai, X.; Rumbles, G.; King, P. W. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 9672
22. Reisner, E.; Fontecilla-Camps, J. C.; Armstrong, F. A. Chem. Commun. 2009, 5, 550
23. Reisner, E.; Powell, D. J.; Cavazza, C.; Fontecilla-Camps, J. C.; Armstrong, F. A. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 18457
24. Hambourger, M.; Gervaldo, M.; Svedruzic, D.; King, P. W.; Gust, D.; Ghirardi, M.; Moore, A. L.; Moore, T. A. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2015
25. Morra, S.; Valetti, F.; Sadeghi, S. J.; King, P. W.; Meyer, T.; Gilardi, G. Chem. Commun. 2011, 47, 10566
26. Bao, N.; Shen, L.; Takata, T.; Domen, K. Chem. Mater. 2007, 20, 110
27. Berben, L. A.; Peters, J. C. Chem. Commun. 2010, 46, 398
28. Helm, M. L.; Stewart, M. P.; Bullock, R. M.; DuBois, M. R.; DuBois, D. L. Science 2011, 333, 863
29. Sun, Y.; Bigi, J. P.; Piro, N. A.; Tang, M. L.; Long, J. R.; Chang, C. J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 9212
30. Acharya, K. P.; Khnayzer, R. S.; O'Connor, T.; Diederich, G.; Kirsanova, M.; Klinkova, A.; Roth, D.; Kinder, E.; Imboden, M.; Zamkov, M. Nano Lett. 2011, 11, 2919
31. Amirav, L.; Alivisatos, A. P. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 1051
32. Montini, T.; Gombac, V.; Sordelli, L.; Delgado, J. J.; Chen, X.; Adami, G.; Fornasiero, P. ChemCatChem 2011, 3, 574
33. Wen, F.; Yang, J.; Zong, X.; Ma, B.; Wang, D.; Li, C. J. Catal. 2011, 281, 318
34. Adams, M. W. W. Biochim. Biophys. Acta 1990, 1020, 115
35. Armstrong, F. A.; Belsey, N. A.; Cracknell, J. A.; Goldet, G.; Parkin, A.; Reisner, E.; Vincent, K. A.; Wait, A. F. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 36
36. Fauque, G.; Peck, H. D.; Moura, J. J. G.; Huynh, B. H.; Berlier, Y.; Dervartanian, D. V.; Teixeira, M.; Przybyla, A. E.; Lespinat, P. A.; Moura, I.; Legall, J. FEMS Microbiol. Rev. 1988, 54, 299
37. Fontecilla-Camps, J. C.; Amara, P.; Cavazza, C.; Nicolet, Y.; Volbeda, A. Nature 2009, 460, 814
38. Mulder, D. W.; Shepard, E. M.; Meuser, J. E.; Joshi, N.; King, P. W.; Posewitz, M. C.; Broderick, J. B.; Peters, J. W. Structure 2011, 19, 1038
39. Nicolet, Y.; Lemon, B. J.; Fontecilla-Camps, J. C.; Peters, J. W. Trends Biochem. Sci. 2000, 25, 138
40. Vignais, P. M.; Billoud, B. Chem. Rev. 2007, 107, 4206
41. Madden, C.; Vaughn, M. D.; Díez-Pérez, I.; Brown, K. A.; King, P. W.; Gust, D.; Moore, A. L.; Moore, T. A. J. Am. Chem. Soc. 2011, 134, 1577
42. Jones, A. K.; Sillery, E.; Albracht, S. P.; Armstrong, F. A. Chem. Commun. 2002, 866
43. Pershad, H. R.; Duff, J. L.; Heering, H. A.; Duin, E. C.; Albracht, S. P.; Armstrong, F. A. Biochemistry 1999, 38, 8992
44. McDonald, T. J.; Svedruzic, D.; Kim, Y.-H.; Blackburn, J. L.; Zhang, S. B.; King, P. W.; Heben, M. J. Nano Lett. 2008, 8, 1783
45. Svedruzic, D.; Blackburn, J. L.; Tenent, R. C.; Rocha, J.-D. R.; Vinzant, T. B.; Heben, M. J.; King, P. W. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 4299
46. Harris, L. A.; Wilson, R. H. Annu. Rev. Mater. Sci. 1978, 8, 99
47. Chen, X.; Shen, S.; Guo, L.; Mao, S. S. Chem. Rev. 2010, 110, 6503
48. Nozik, A. J. Annu. Rev. Phys. Chem. 1978, 29, 189
49. Berr, M.; Vaneski, A.; Susha, A. S.; Rodríguez-Fernández, J.; Döblinger, M.; Jäckel, F.; Rogach, A. L.; Feldmann, J. Appl. Phys. Lett. 2010, 97, 093108
50. Elmalem, E.; Saunders, A. E.; Costi, R.; Salant, A.; Banin, U. Adv. Mater. 2008, 20, 4312
51. Shemesh, Y.; Macdonald, J. E.; Menagen, G.; Banin, U. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 1185
52. Aldana, J.; Lavelle, N.; Wang, Y. J.; Peng, X. G. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 2496
53. Giz, M. J.; Duong, B.; Tao, N. J. J. Electroanal. Chem. 1999, 465, 72
54. King, P. W.; Posewitz, M. C.; Ghirardi, M. L.; Seibert, M. J. Bacteriol. 2006, 188, 2163
55. Demuez, M.; Cournac, L.; Guerrini, O.; Soucaille, P.; Girbal, L. FEMS Microbiol. Lett. 2007, 275, 113
56. Bradford, M. Anal. Biochem. 1976, 72, 248
57. Robinson, R. D.; Sadtler, B.; Demchenko, D. O.; Erdonmez, C. K.; Wang, L.-W.; Alivisatos, A. P. Science 2007, 317, 355
58. Dukovic, G.; Merkle, M. G.; Nelson, J. H.; Hughes, S. M.; Alivisatos, A. P. Adv. Mater. 2008, 20, 4306
59. Dimitrijevic, N. M.; Savic, D.; Micic, O. I.; Nozik, A. J. J. Phys. Chem. 1984, 88, 4278
60. Duonghong, D.; Ramsden, J.; Graetzel, M. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 2977
61. Peters, J. W. Curr. Opin. Struct. Biol. 1999, 9, 670
62. Moulis, J.-M.; Davasse, V. Biochemistry 2002, 34, 16781
63. Dixon, M. Biochem. J. 1935, 55, 161
64. Dixon, M. Biochem. J. 1972, 129, 197
65. Segel, I. H. Enzyme Kinetics: Behavior and Analysis of Rapid Equilibrium and Steady-State Enzyme Systems; John Wilwy and Sons, Inc: New York, 1975.
66. Chang, C. H.; King, P. W.; Ghirardi, M. L.; Kim, K. Biophys. J. 2007, 93, 3034
67. Natan, M. J.; Thackeray, J. W.; Wrighton, M. S. J. Phys. Chem. 1986, 90, 4089
68. Borsook, H.; Keighley, G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1933, 19, 875
69. Aldana, J.; Wang, Y. A.; Peng, X. G. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 8844
70. Alberty, R. A.; Hammes, G. G. J. Phys. Chem. 1958, 62, 154
71. Chou, K. C.; Zhou, G. P. J. Am. Chem. Soc. 1982, 104, 1409
72. Ghosh, S.; Bhattacharya, S.; Saha, A. Anal. Bioanal. Chem. 2010, 397, 1573
73. Wijffels, R. H.; Barbosa, M. J. Science 2010, 329, 796
74. Bielski, B. H. J.; Allen, A. O.; Schwarz, H. A. J. Am. Chem. Soc. 1981, 103, 3516
75. Bode, A. M.; Cunningham, L.; Rose, R. C. Clin. Chem. 1990, 36, 1807
76. Trotzky, S.; Kolny-Olesiak, J.; Falke, S. M.; Hoyer, T.; Lienau, C.; Tuszynski, W.; Parisi, J. J. Phys. D: Appl. Phys. 2008, 41, 102004
77. Beinert, H.; Holm, R. H.; Münck, E. Science 1997, 277, 653
78. Gillum, W. O.; Mortenson, L. E.; Chen, J. S.; Holm, R. H. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 584
79. Vincent, K. A.; Belsey, N. A.; Lubitz, W.; Armstrong, F. A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 7448
80. Gillum, W. O.; Mortenson, L. E.; Chen, J. S.; Holm, R. H. J. Am. Chem. Soc. 1977, 99, 584
81. Lubner, C. E.; Applegate, A. M.; Knörzer, P.; Ganago, A.; Bryant, D. A.; Happe, T.; Golbeck, J. H. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2011, 108, 20988
82. Park, S. H.; Morgan, R. A.; Hu, Y. Z.; Lindberg, M.; Koch, S. W.; Peyghambarian, N. J. Opt. Soc. Am. A 1990, 7, 2097
83. Melis, A. Plant Sci. 2009, 177, 272