Rationalization of solvation and stabilization of palladium nanoparticles in imidazolium-based ionic liquids by DFT and vibrational spectroscopy

ChemPhysChem

Volumn 13, Issue 7, 2012, Pages 1781-1790

  Katsyuba, Sergey A ^a   Zvereva, Elena E ^a   Yan, Ning ^b   Yuan, Xiao ^b   Kou, Yuan ^c   Dyson, Paul J ^b  

^a A E ARBUZOV INSTITUTE OF ORGANIC AND PHYSICAL CHEMISTRY   (Russian Federation)

^b EPFL   (Switzerland)

^c PEKING UNIVERSITY   (China)

Author keywords

density functional calculations; ionic liquids; nanoparticles; palladium; vibrational spectroscopy

Indexed keywords

ATOMS; BINARY ALLOYS; BINDING ENERGY; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; DENSITY OF LIQUIDS; IONIC LIQUIDS; NANOPARTICLES; NEGATIVE IONS; POSITIVE IONS; QUANTUM CHEMISTRY; RAMAN SPECTROSCOPY; STABILIZATION; VIBRATIONAL SPECTROSCOPY;

IMIDAZOLIUM-BASED IONIC LIQUID; INTERACTION ENERGIES; METAL INTERACTIONS; PALLADIUM CLUSTERS; PALLADIUM NANOPARTICLES; QUANTUM CHEMICAL COMPUTATIONS; SURFACE ENHANCED RAMAN SPECTROSCOPY; TETRAFLUOROBORATES;

PALLADIUM;

EID: 84861039620     PISSN: 14394235     EISSN: 14397641     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/cphc.201200087     Document Type: Article

References (87)

1. A. Roucoux, J. Schulz, H. Patin, Chem. Rev. 2002, 102, 3757-3778
2. M. L. Brongersma, Nat. Mater. 2003, 2, 296-297
3. B. L. Cushing, V. L. Kolesnichenko, C. J. O'Connor, Chem. Rev. 2004, 104, 3893-3946
4. M.-C. Daniel, D. Astruc, Chem. Rev. 2004, 104, 293-346
5. M. Antonietti, D. Kuang, B. Smarsly, Y. Zhou, Angew. Chem. 2004, 116, 5096-5100
6. Angew. Chem. Int. Ed. 2004, 43, 4988-4992.
7. R. R. Deshmukh, R. Rajagopal, K. V. Srinivasan, Chem. Commun. 2001, 1544-1545
8. J. Dupont, G. S. Fonseca, A. P. Umpierre, P. F. P. Fichtner, S. R. Teixeira, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 4228-4229.
9. D. Astruc, F. Lu, J. R. Aranzaes, Angew. Chem. 2005, 117, 8062-8083
10. Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 7852-7872
11. C. Pan, K. Pelzer, K. Philippot, B. Chaudret, F. Dassenoy, P. Lecante, M.-J. Casanove, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 7584-7593
12. J. D. Aiken III, R. G. Finke, J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 8803-8810.
13. J. Dupont, J. D. Scholten, Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 1780-1804
14. C. Vollmer, C. Janiak, Coord. Chem. Rev. 2011, 255, 2039-2057
15. M.-A. Neouze, J. Mater. Chem. 2010, 20, 9593-9607.
16. P. S. Campbell, C. C. Santini, D. Bouchu, B. Fenet, K. Philippot, B. Chaudret, A. A. H. Padua, Y. Chauvin, Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 4217-4223.
17. L. S. Ott, R. G. Finke, Coord. Chem. Rev. 2007, 251, 1075-1100.
18. E. Redel, R. Thomann, C. Janiak, Inorg. Chem. 2008, 47, 14-16
19. P. Migowski, D. Zanchet, G. Machado, M. A. Gelesky, S. R. Teixeira, J. Dupont, Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 6826-6833.
20. G. S. Fonseca, G. Machado, S. R. Teixeira, G. H. Fecher, J. Morais, M. C. M. Alves, J. Dupont, J. Colloid Interface Sci. 2006, 301, 193-204.
21. A. P. Umpierre, G. Machado, G. H. Fecher, J. Morais, J. Dupont, Adv. Synth. Catal. 2005, 347, 1404-1412.
22. B. W. Ninham, Adv. Colloid Interface Sci. 1999, 83, 1-17.
23. L. S. Ott, M. L. Cline, M. Deetlefs, K. R. Seddon, R. G. Finke, J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5758-5759.
24. H. S. Schrekker, M. A. Gelesky, M. P. Stracke, C. M. L. Schrekker, G. Machado, S. R. Teixeira, J. C. Rubim, J. Dupont, J. Colloid Interface Sci. 2007, 316, 189-195.
25. J. C. Rubim, F. A. Trindade, M. A. Gelesky, R. F. Aroka, J. Dupont, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 19670-19675.
26. B. Bozzini, E. Tondo, A. Bund, A. Ispas, C. Mele, J. Electroanal. Chem. 2011, 651, 1-11.
27. E. Redel, M. Walter, R. Tomann, C. Vollmer, L. Hussein, H. Scherer, M. Krueger, C. Janiak, Chem. Eur. J. 2009, 15, 10047-10059.
28. E. Redel, M. Walter, R. Tomann, L. Hussein, M. Krueger, C. Janiak, Chem. Commun. 2010, 46, 1159-1161.
29. G. Ou, L. Xu, B. He, Y. Yuan, Chem. Commun. 2008, 4210-4212
30. L. Durán Pachõn, C. J. Elsevier, G. Rothenberg, Adv. Synth. Catal. 2006, 348, 1705-1710
31. P. Migowski, J. Dupont, Chem. Eur. J. 2007, 13, 32-39
32. N. Yan, C. Xiao, Y. Kou, Coord. Chem. Rev. 2010, 254, 1179-1218.
33. J. P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 1996, 77, 3865-3868.
34. R. Craciun, A. J. Vincent, K. H. Shaughnessy, D. A. Dixon, Inorg. Chem. 2010, 49, 5546-5553.
35. S. A. Katsyuba, P. J. Dyson, E. E. Vandyukova, A. V. Chernova, A. Vidiš, Helv. Chim. Acta 2004, 87, 2556-2565.
36. S. A. Katsyuba, E. E. Zvereva, A. Vidis, P. J. Dyson, J. Phys. Chem. A 2007, 111, 352-370.
37. F. C. Gozzo, L. S. Santos, R. Augusti, C. S. Consorti, J. Dupont, M. N. Eberlin, Chem. Eur. J. 2004, 10, 6187-6193.
38. B. A. DaSilveira Neto, L. S. Santos, F. M. Nachtigall, M. N. Eberlin, J. Dupont, Angew. Chem. 2006, 118, 7409-7412
39. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45, 7251-7254.
40. V. Ermolaev, V. Miluykov, D. Krivolapov, I. Rizvanov, E. Zvereva, S. Katsyuba, O. Sinyashin, R. Schmutzler, Dalton Trans. 2010, 39, 5564-5571
41. E. E. Zvereva, S. A. Katsyuba, Russ. Chem. Bull. 2009, 58, 1812-1816.
42. S. Kossmann, J. Thar, B. Kirchner, P. A. Hunt, T. Welton, J. Chem. Phys. 2006, 124, 174506.
43. S. A. Katsyuba, T. P. Griaznova, A. Vidis, P. J. Dyson, J. Phys. Chem. B 2009, 113, 5046-5051.
44. E. E. Zvereva, S. A. Katsyuba, P. J. Dyson, Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 13780-13787, and references cited therein.
45. J. Dupont, J. Braz. Chem. Soc. 2004, 15, 341-350.
46. R. Holomb, A. Martinelli, L. Albinsson, J. C. Lassegues, P. Johansson, P. Jacobsson, J. Raman Spectrosc. 2008, 39, 793-805.
47. P. Nava, M. Sierka, R. Ahlrichs, Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 3372-3381.
48. C. Luo, J. Wu, T. J. D. Kumar, N. Balakrishnan, R. C. Forrey, H. Cheng, Int. J. Quantum Chem. 2007, 107, 1633-1641.
49. G. Zanti, D. Peeters, J. Phys. Chem. A 2010, 114, 10345-10356.
50. M. Moseler, H. Hakkinen, R. N. Barnett, U. Landman, Phys. Rev. Lett. 2001, 86, 2545-2548.
51. G. Zacarias, M. Castro, M. Tour, M. Seminario, J. Phys. Chem. A 1999, 103, 7692-7700.
52. F. Aguilera-Granja, A. Vega, J. Rogan, G. Garcia, Nanotechnology 2007, 18, 365706.
53. T. Futschek, M. Marsman, J. Hafner, J. Phys. Condens. Matter 2005, 17, 5927-5963.
54. H. Zhang, D. Tian, J. Zhao, J. Chem. Phys. 2008, 129, 087101.
55. D. S. McGuinness, K. J. Cavell, B. F. Yates, B. W. Skelton, A. H. White, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 8317-8328.
56. 2 is a very demanding task (e.g. see Ref. [19] and, N. E. Schultz, B. F. Gherman, C. J. Cramer, D. G. Truhlar, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 24030-24046, and references cited herein) and is beyond the scope of the present paper.
57. I. A. Pašti, S. V. Mentus, Electrochim. Acta 2010, 55, 1995-2003.
58. C. R. R. Brandào, L. A. F. Costa, H. S. Breyer, J. C. Rubim, Electrochem. Commun. 2009, 11, 1846-1848.
59. L. A. F. Costa, H. S. Breyer, J. C. Rubim, Vib. Spectrosc. 2010, 54, 103-106.
60. V. O. Santos, Jr., M. B. Alves, M. S. Carvalho, P. A. Z. Suarez, J. C. Rubim, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 20379-20385.
61. O. Hofft, S. Bahr, V. Kempter, Langmuir 2008, 24, 11562-11566.
62. M. Sobota, M. Schmid, M. Happel, M. Amende, F. Maier, H.-P. Steinruck, N. Paape, P. Wasserscheid, M. Laurin, J. M. Gottfried, J. Libuda, Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 10610-10621.
63. S. Baldelli, Acc. Chem. Res. 2008, 41, 421-431, and references therein.
64. M. Moskovits, J. Raman Spectrosc. 2005, 36, 485-496.
65. R. K. Chang, T. E. Furtak, Surface Enhanced Raman Scattering, Plenum Press, New York, 1982.
66. D.-Y. Wu, J.-F. Li, B. Ren, Z.-Q. Tian, Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 1025-1041.
67. Ionic Liquids: Applications and Perspectives (Ed.:, A. Kokorin,), InTech, Rijeka, Croatia, 2011, chap. 16.
68. A. S. Pensado, A. A. H. Padua, Angew. Chem. 2011, 123, 8842-8846
69. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 8683-8687.
70. J. L. Reynolds, K. R. Erdner, P. B. Jones, Org. Lett. 2002, 4, 917-919.
71. Gaussian 03 (Revision D.02), M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery, Jr., T. Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain, O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B. Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, J. A. Pople, Wallingford CT, Gaussian, Inc., 2004.
72. P. J. Hay, W. R. Wadt, J. Chem. Phys. 1985, 82, 270
73. W. R. Wadt, P. J. Hay, J. Chem. Phys. 1985, 82, 284
74. P. J. Hay, W. R. Wadt, J. Chem. Phys. 1985, 82, 299.
75. W. J. Hehre, R. Ditchfield, J. A. Pople, J. Chem. Phys. 1972, 56, 2257.
76. P. C. Hariharan, J. A. Pople, Theor. Chim. Acta. 1973, 28, 213-222.
77. T. Clark, J. Chandrasekhar, G. W. Spitznagel, P. v. R. Schleyer, J. Comput. Chem. 1983, 4, 294-301
78. M. J. Frisch, J. A. Pople, J. S. Binkley, J. Chem. Phys. 1984, 80, 3265.
79. J. D. Dill, J. A. Pople, J. Chem. Phys. 1975, 62, 2921.
80. M. M. Francl, W. J. Petro, W. J. Hehre, J. S. Binkley, M. S. Gordon, D. J. DeFrees, J. A. Pople, J. Chem. Phys. 1982, 77, 3654.
81. V. A. Rassolov, J. A. Pople, M. Ratner, T. L. Windus, J. Chem. Phys. 1998, 109, 1223.
82. D. E. Woon, T. H. Dunning, J. Chem. Phys. 1993, 99, 3730.
83. A. D. McLean, G. S. Chandler, J. Chem. Phys. 1980, 72, 5639.
84. R. Krishnan, J. S. Binkley, R. Seeger, J. A. Pople, J. Chem. Phys. 1980, 72, 650.
85. J.-P. Blaudeau, M. P. McGrath, L. A. Curtiss, L. Radom, J. Chem. Phys. 1997, 107, 5016.
86. L. A. Curtiss, M. P. McGrath, J.-P. Blandeau, N. E. Davis, R. C. Binning, Jr., L. Radom, J. Chem. Phys. 1995, 103, 6104.
87. M. N. Glukhovtsev, A. Pross, M. P. McGrath, L. Radom, J. Chem. Phys. 1995, 103, 1878.