PH-dependent reduction potentials and proton-coupled electron transfer mechanisms in hydrogen-producing nickel molecular electrocatalysts

Inorganic Chemistry

Volumn 52, Issue 7, 2013, Pages 3643-3652

  Horvath, Samantha ^a   Fernandez, Laura E ^b   Appel, Aaron M ^c   Hammes Schiffer, Sharon ^a  

^a UNIVERSITY OF ILLINOIS AT URBANA CHAMPAIGN   (United States)

^b PENNSYLVANIA STATE UNIVERSITY   (United States)

^c PACIFIC NORTHWEST NATIONAL LABORATORY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84875787157     PISSN: 00201669     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ic302056j     Document Type: Article

References (62)

1. McEvoy, J. P.; Brudvig, G. W. Chem. Rev. 2006, 106, 4455-4483
2. Savéant, J.-M. Chem. Rev. 2008, 108, 2348-2378
3. Lubitz, W.; Tumas, W. Chem. Rev. 2007, 107, 3900-3903 and references contained within this special issue
4. Ralph, T. R.; Hogarth, M. P. Platinum Met. Rev. 2002, 46, 117-135
5. Tard, C.; Pickett, C. J. Chem. Rev. 2009, 109, 2245-2274
6. Wilson, A. D.; Newell, R. H.; McNevin, M. J.; Muckerman, J. T.; Rakowski DuBois, M.; DuBois, D. L. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 358-366
7. Fraze, K.; Wilson, A. D.; Appel, A. M.; Rakowski DuBois, M.; DuBois, D. L. Organometallics 2007, 26, 3918-3924
8. Wilson, A. D.; Shoemaker, R. K.; Miedaner, A.; Muckerman, J. T.; DuBois, D. L.; Rakowski DuBois, M. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2007, 104, 6951-6956
9. Raugei, S.; Chen, S.; Ho, M.-H.; Ginovska-Pangovska, B.; Rousseau, R. J.; Dupuis, M.; DuBois, D. L.; Bullock, R. M. Chem.-Eur. J. 2012, 18, 6493-6506
10. Wiese, S.; Kilgore, U. J.; DuBois, D. L.; Bullock, R. M. ACS Catal. 2012, 2, 720-727
11. Pool, D. H.; Stewart, M. P.; O'Hagan, M.; Shaw, W. J.; Roberts, J. A. S.; Bullock, R. M.; DuBois, D. L. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012, 109, 15634-15639
12. Smith, S. E.; Yang, J. Y.; DuBois, D. L.; Bullock, R. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 3152-3155
13. Wiedner, E. S.; Yang, J. Y.; Chen, S.; Raugei, S.; Dougherty, W. G.; Kassel, W. S.; Helm, M. L.; Bullock, R. M.; Rakowski DuBois, M.; DuBois, D. L. Organometallics 2012, 31, 144-156
14. DuBois, D. L.; Bullock, R. M. Eur. J. Inorg. Chem. 2011, 1017-1027
15. Yang, J. Y.; Bullock, R. M.; Rakowski DuBois, M.; DuBois, D. L. MRS Bull. 2011, 36, 39-47
16. Appel, A. M.; Pool, D. H.; O'Hagan, M.; Shaw, W. J.; Yang, J. Y.; Rakowski DuBois, M.; DuBois, D. L.; Bullock, R. M. ACS Catal. 2011, 1, 777-785
17. O'Hagan, M.; Shaw, W. J.; Raugei, S.; Chen, S.; Yang, J. Y.; Kilgore, U. J.; DuBois, D. L.; Bullock, R. M. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14301-14312
18. Small, Y. A.; DuBois, D. L.; Fujita, E.; Muckerman, J. T. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3008-3020
19. Rakowski DuBois, M.; DuBois, D. L. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 62-72
20. Rakowski Dubois, M.; Dubois, D. L. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1974-1982
21. Fernandez, L. E.; Horvath, S.; Hammes-Schiffer, S. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 3171-3180
22. Horvath, S.; Fernandez, L. E.; Soudackov, A. V.; Hammes-Schiffer, S. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012, 109, 15663-15668
23. O'Hagan, M.; Ho, M.-H.; Yang, J. Y.; Appel, A. M.; Rakowski DuBois, M.; Raugei, S.; Shaw, W. J.; DuBois, D. L.; Bullock, R. M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 19409-19424
24. Fernandez, L. E.; Horvath, S.; Hammes-Schiffer, S. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 542-546
25. Slattery, S. J.; Blaho, J. K.; Lehnes, J.; Goldbsy, K. A. Coord. Chem. Rev. 1998, 174, 391-416
26. Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, 2 nd ed.; John Wiley & Sons, Inc.: New York, 2001.
27. Savéant, J.-M. Elements of Molecular and Biomolecular Electrochemistry: An Electrochemical Approach to Electron Transfer Chemistry; Wiley-Interscience: Hoboken, NJ, 2006.
28. Cukier, R. I.; Nocera, D. G. Annu. Rev. Phys. Chem. 1998, 49, 337-369
29. Soudackov, A.; Hammes-Schiffer, S. J. Chem. Phys. 1999, 111, 4672-4687
30. Hammes-Schiffer, S.; Soudackov, A. V. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 14108-14123
31. Mayer, J. M. Annu. Rev. Phys. Chem. 2004, 55, 363-390
32. Huynh, M. H. V.; Meyer, T. J. Chem. Rev. 2007, 107, 5004-5064
33. Costentin, C. Chem. Rev. 2008, 108, 2145-2179
34. Costentin, C.; Robert, M.; Savéant, J.-M. Chem. Rev. 2010, 110, PR1-PR40
35. Hammes-Schiffer, S.; Stuchebrukhov, A. A. Chem. Rev. 2010, 110, 6939-6960
36. Costentin, C.; Robert, M.; Savéant, J.-M. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 5870-5879 and references therein
37. Costentin, C.; Robert, M.; Savéant, J.-M. J. Electroanal. Chem. 2006, 588, 197-206
38. Warren, J. J.; Tronic, T. A.; Mayer, J. M. Chem. Rev. 2010, 110, 6961-7001
39. Kaljurand, I.; Kütt, A.; Sooväli, L.; Rodima, T.; Mäemets, V.; Leito, I.; Koppel, I. A. J. Org. Chem. 2005, 70, 1019-1028
40. Saracino, G. A. A.; Improta, R.; Barone, V. Chem. Phys. Lett. 2003, 373, 411-415
41. Roy, L. E.; Jakubikova, E.; Guthrie, M. G.; Batista, E. R. J. Phys. Chem. A 2009, 113, 6745-6750
42. Becke, A. D. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648-5652
43. Perdew, J. P. Phys. Rev. B 1986, 33, 8822-8824
44. 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. J. A.; 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, N. J.; 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, Ö.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian 09, Revision B.01; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2010.
45. Dolg, M.; Wedig, U.; Stoll, H.; Preuss, H. J. Chem. Phys. 1987, 86, 866-872
46. Hariharan, P. C.; Pople, J. A. Theor. chim. Acta 1973, 28, 213-222
47. Hehre, W. J.; Ditchfield, R.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1972, 56, 2257-2261
48. Francl, M. M.; Pietro, W. J.; Hehre, W. J.; Binkley, J. S.; Gordon, M. S.; DeFrees, D. J.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1982, 77, 3654-3665
49. Barone, V.; Cossi, M. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 1995-2001
50. Cossi, M.; Rega, N.; Scalmani, G.; Barone, V. J. Comput. Chem. 2003, 24, 669-681
51. Bondi, A. J. Phys. Chem. 1964, 68, 441-451
52. Floris, F.; Tomasi, J. J. Comput. Chem. 1989, 10, 616-627
53. Floris, F. M.; Tomasi, J.; Pascual Ahuir, J. L. J. Comput. Chem. 1991, 12, 784-791
54. Pierotti, R. A. Chem. Rev. 1976, 76, 717-726
55. Ribeiro, R. F.; Marenich, A. V.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 14556-14562
56. Auer, B.; Fernandez, L. E.; Hammes-Schiffer, S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 8282-8292
57. Galan, B. R.; Schöffel, J.; Linehan, J. C.; Seu, C.; Appel, A. M.; Roberts, J. A. S.; Helm, M. L.; Kilgore, U. J.; Yang, J. Y.; DuBois, D. L.; Kubiak, C. P. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 12767-12779
58. Yang, J. Y.; Bullock, R. M.; Shaw, W. J.; Twamley, B.; Fraze, K.; Rakowski DuBois, M.; DuBois, D. L. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 5935-5945
59. Solis, B. H.; Hammes-Schiffer, S. Inorg. Chem. 2011, 50, 11252-11262
60. Kilgore, U. J.; Roberts, J. A. S.; Pool, D. H.; Appel, A. M.; Stewart, M. P.; Rakowski DuBois, M.; Dougherty, W. G.; Kassel, W. S.; Bullock, R. M.; DuBois, D. L. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 5861-5872
61. Kilgore, U. J.; Stewart, M. P.; Helm, M. L.; Dougherty, W. G.; Kassel, W. S.; Rakowski DuBois, M.; DuBois, D. L.; Bullock, R. M. Inorg. Chem. 2011, 50, 10908-10918
62. Pourbaix, M. Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions, 2 nd ed.; NACE International: Houston, TX, 1974.