Molecular catalytic assemblies for electrodriven water splitting

ChemPlusChem

Volumn 78, Issue 1, 2013, Pages 35-47

  Joya, Khurram Saleem ^a,b,c   Vallés Pardo, Jose L ^a   Joya, Yasir F ^d   Eisenmayer, Thomas ^a   Thomas, Brijith ^a   Buda, Francesco ^a   De Groot, Huub J M ^a  

^a LEIDEN UNIVERSITY   (Netherlands)

^b MAX PLANCK INSTITUTE FOR CHEMICAL ENERGY CONVERSION   (Germany)

^c UNIVERSITY OF ENGINEERING AND TECHNOLOGY   (Pakistan)

^d UNIVERSITY OF MANCHESTER   (United Kingdom)

Author keywords

Electron transfer; Oxidation catalysis; Oxygen evolution; Renewable resources; Water splitting

Indexed keywords

EID: 84876150180     PISSN: None     EISSN: 21926506     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/cplu.201200161     Document Type: Conference Paper

References (125)

1. N. S. Lewis, Nature 2001, 414, 589-590.
2. T. J. Meyer, Nature 2008, 451, 778-779.
3. K. S. Joya, H. J. M. de Groot, Int. J. Hydrogen Energy 2012, 37, 8787 - 8799.
4. T. N. Verziroglu, F. Barbir, Int. J. Hydrogen Energy 1992, 17, 391-404.
5. J. E. Funk, Int. J. Hydrogen Energy 2001, 26, 185-190.
6. L. Schlapbach, Nature 2009, 460, 809-811.
7. E. E. Barton, D. M. Rampulla, A. B. Bocarsly, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 6342-6344.
8. M. M. Najafpour, T. Ehrenberg, M. Wiechen, P. Kurz, Angew. Chem. 2010, 122, 2281-2285;
9. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 2233-2237.
10. M. Yagi, M. Kaneko, Chem. Rev. 2001, 101, 21-35.
11. J. K. Hurst, Coord. Chem. Rev. 2005, 249, 313-328.
12. J. P. McEvoy, G. W. Brudvig, Chem. Rev. 2006, 106, 4455-4483.
13. X. Sala, I. Romero, M. Rodŕguez, L. Escriche, A. Llobet, Angew. Chem. 2009, 121, 2882-2893;
14. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 2842-2852.
15. H. Dau, C. Limberg, T, Reier, M. Risch, S. Roggan, P. Strasser, Chem-CatChem 2010, 2, 724-761.
16. M. H. V. Huynh, T. J. Meyer, Chem. Rev. 2007, 107, 5004-5064.
17. G. Renger, Biochim. Biophys. Acta 2012, 1817, 1164-1176.
18. K. N. Ferreira, T. M. Iverson, K. Maghlaoui, J. Barber, S. Iwata, Science 2004, 303, 1831-1838.
19. B. Loll, J. Kern, W. Saenger, A. Zouni, J. Biesiadka, Nature 2005, 438, 1040-1044.
20. Y. Umena, K. Kawakami, J.-R. Shen, N. Kamiya, Nature 2011, 473, 55-60.
21. C. W. Cady, R. H. Crabtree, G. W. Brudvig, Coord. Chem. Rev. 2008, 252, 444-455.
22. A. Magnuson, M. Anderlund, O. Johansson, P. Lindblad, R. Lomoth, T. Polivka, S. Ott, K. Stensjö S. Styring, V. Sundström, L. Hammarström, Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1899-1909.
23. H. Yamazaki, A. Shouji, M. Kajita, M. Yagi, Coord. Chem. Rev. 2010, 254, 2483-2491.
24. L. Duan, L. Tong, Y. Xua, L. Sun, Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3296 - 3313.
25. I. Romero, M. Rodríguez, C. Sens, J. Mola, M. R. Kollipara, L. Francàs, E. Mas-Marza, L. Escriche, A. Llobet, Inorg. Chem. 2008, 47, 1824-1834.
26. M. Yagi, A. Syouji, S. Yamada, M. Komi, H. Yamazaki, S. Tajima, Photochem. Photobiol. Sci. 2009, 8, 139-147.
27. F. Puntoriero, A. Sartorel, M. Orlandi, G. L. Ganga, S. Serroni, M. Bonchio, F. Scandola, S. Campagna, Coord. Chem. Rev. 2011, 255, 2594 - 2601.
28. V. Balzani, A. Credi, M. Venturi, ChemSusChem 2008, 1, 26-58.
29. M. Wasielewski, Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1910-1921.
30. B. Albinsson, J. Mårtensson, J. Photochem. Photobiol. C 2008, 9, 138 - 155.
31. A. C. Benniston, A. Harriman, Mater. Today 2008, 11, 26-34.
32. J. T. Muckerman, D. E. Polyansky, T. Wada, K. Tanaka, E. Fujita, Inorg. Chem. 2008, 47, 1787 - 1802.
33. Á. Valdés, Z.-W. Qu, G.-J. Kroes, J. Rossmeisl, J. K. Nørskov, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 9872-9879.
34. L. Hammarström, S. Styring, Philos. Trans. R. Soc. B 2008, 363, 1283 - 1291.
35. R. Brimblecombe, C. Dismukes, G. F. Swiegers, L. Spiccia, Dalton Trans. 2009, 9374-9384.
36. X. Liu, F. Wang, Coord. Chem. Rev. 2012, 256, 1115-1136.
37. R. Subbaraman, D. Tripkovic, K.-C. Chang, D. Strmcnik, A. P. Paulikas, P. Hirunsit, M. Chan, J. Greeley, V. Stamenkovic, N. M. Markovic, Nat. Mater. 2012, 11, 550-557.
38. W. J. Youngblood, S.-H. A. Lee, K. Maeda, T. E. Mallouk, Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1966-1973.
39. D. B. Grotjahn, D. B. Brown, J. K. Martin, D. C. Marelius, M.-C. Abadjian, H. N. Tran, G. Kalyuzhny, K. S. Vecchio, Z. G. Specht, S. A. Cortes-Llamas, V. Miranda-Soto, C. van Niekerk, C. E. Moore, A. L. Rheingold, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19024 - 19027.
40. N. D. Schley, J. D. Blakemore, N. K. Subbaiyan, C. D. Incarvito, F. D'Souza, R. H. Crabtree, G. W. Brudvig, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10473-10481.
41. N. D. McDaniel, F. J. Coughlin, L. L. Tinker, S. Bernhard, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 210-217.
42. D. J. Wasylenko, C. Ganesamoorthy, M. A. Henderson, C. P. Berlinguette, Inorg. Chem. 2011, 50, 3662-3672.
43. H.-W. Tseng, R. Zong, J. T. Muckerman, R. Thummel, Inorg. Chem. 2008, 47, 11763-11773.
44. D. Hong, M. Murakami, Y. Yamada, S. Fukuzumi, Energy Environ. Sci. 2012, 5, 5708-5716.
45. A. Ikeda-Ohno, S. Tsushima, C. Hennig, T. Yaitab, G. Bernhard, Dalton Trans. 2012, 41, 7190-7192.
46. K. Kalyanasundaram, M. Grtzel, Coord. Chem. Rev. 1998, 177, 347 - 414.
47. a) Z. Chen, J. J. Concepcion, J. W. Jurss, T. J. Meyer, J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15580-15581;
48. b) A. K. M. Fung, B. K. W. Chiu, M. H. W. Lam, Water Res. 2003, 37, 1939-1947.
49. Y. S. Nam, A. P. Magyar, D. Lee, J.-W. Kim, D. S. Yun, H. Park, T. S. Pollom, D. A. Weitz, A. M. Belcher, Nat. Nanotechnol. 2010, 5, 340-344.
50. A. Juris, V. Balzani, F. Barigelletti, S. Campagna, P. Belser, A. von Zelewsky, Coord. Chem. Rev. 1988, 84, 85-277.
51. T. J. Meyer, Pure Appl. Chem. 1986, 58, 1193-1206.
52. M, Marco, A. Cedi, L. Prodi, M. T. Gandolfi, Handbook of Photochemistry, 3rd ed., CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, 2006, pp. 379-404.
53. V. Balzani, A. Juris, Coord. Chem. Rev. 2001, 211, 97-115.
54. G. C. Dismukes, R. Brimblecombe, G. A. N. Felton, R. S. Pryadun, J. E. Sheats, L. Spiccia, G. F. Swiegers, Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1935-1943.
55. M. Calvin, Science 1974, 184, 375-381.
56. L. Duan, F. Bozoglian, S. Manda, B. Stewart, T. Privalov, A. Llobet, L. Sun, Nat. Chem. 2012, 4, 418-423.
57. F. Liu, T. Cardolaccia, B. J. Hornstein, J. R. Schoonover, T. J. Meyer, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 2446-2447.
58. I. Ogino, K. Nagoshi, M. Yagi, M. Kaneko, J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1996, 92, 3431-3443.
59. T. Wada, K. Tsuge, K. Tanaka, Angew. Chem. 2000, 112, 1539-1542;
60. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 1479 - 1482.
61. T. Wada, K. Tsuge, K. Tanaka, Inorg. Chem. 2001, 40, 329-337.
62. J. Mola, E. Mas-Marza, X. Sala, I. Romero, M. Rodríguez, C. Viňas, T. Parella, A. Llobet, Angew. Chem. 2008, 120, 5914-5916;
63. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 5830-5832.
64. J. J. Concepcion, J. W. Jurss, P. G. Hoertz, T. J. Meyer, Angew. Chem. 2009, 121, 9637-9640;
65. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48, 9473-9476.
66. F. Li, B. Zhang, X. Li, Y. Jiang, L. Chen, Y. Li, L. Sun, Angew. Chem. 2011, 123, 12484 - 12487;
67. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 12276-12279.
68. J. D. Blakemore, N. D. Schley, G. W. Olack, C. D. Incarvito, G. W. Brudvig, R. H. Crabtree, Chem. Sci. 2011, 2, 94-98.
69. K. S. Joya, N. K. Subbaiyan, F. D'Souza, H. J. M. de Groot, Angew. Chem. 2012, 124, 9739-9743;
70. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 9601-9605.
71. S. M. Barnett, K. I. Goldberg, J. M. Mayer, Nat. Chem. 2012, 4, 498-502.
72. a) D. G. Nocera, Acc. Chem. Res. 2012, 45, 767-776;
73. b) H. J. M. de Groot, Appl. Magn. Reson. 2010, 37, 497-503.
74. B. Limburg, E. Bouwman, S. Bonnet, Coord. Chem. Rev. 2012, 256, 1451-1467.
75. L. Li, L. Duan, Y. Xu, M. Gorlov, A. Hagfeldt, L. Sun, Chem. Commun. 2010, 46, 7307-7309.
76. W. F. Rüttinger, G. C. Dismukes, Chem. Rev. 1997, 97, 1-24.
77. W. F. Ruettinger, C. Campana, G. C. Dismukes, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 6670 - 6671.
78. a) R. Brimblecombe, G. F. Swiegers, G. C. Dismukes, L. Spiccia, Angew. Chem. 2008, 120, 7445-7448;
79. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 7335-7338
80. b) R. Brimblecombe, A. Koo, G. C. Dismukes, G. F. Swiegers, L. Spiccia, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2892-2894.
81. R. K. Hocking, R. Brimblecombe, L.-Y. Chang, A. Singh, M. H. Cheah, C. Glover, W. H. Casey, L. Spiccia, Nat. Chem. 2011, 3, 461-466.
82. N. S. McCool, D. M. Robinson, J. E. Sheats, G. C. Dismukes, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 11446-11449.
83. R. Chakrabarty, S. J. Bora, B. K. Das, Inorg. Chem. 2007, 46, 9450-9462.
84. K. Dimitrou, K. Folting, W. E. Streib, G. Christou, J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 6432-6433.
85. A. R. Howells, A. Sankarraj, C. Shannon, J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 12258-12259.
86. A. Sartorel, M. Carraro, G. Scorrano, R. D. Zorzi, S. Geremia, N. D. McDaniel, S. Bernhard, M. Bonchio, J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5006-5007.
87. Y. V. Geletii, B. Botar, P. Kögerler, D. A. Hillesheim, D. G. Musaev, C. L. Hill, Angew. Chem. 2008, 120, 3960 - 3963;
88. Angew. Chem. Int. Ed. 2008, 47, 3896 - 3899.
89. F. M. Toma, Nat. Chem. 2010, 2, 826-831.
90. Q. Yin, J. M. Tan, C. Besson, Y. V. Geletii, D. G. Musaev, A. E. Kuznetsov, Z. Luo, K. I. Hardcastle, C. L. Hill, Science 2010, 328, 342-345.
91. J. J. Stracke, R. G. Finke, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14872-14875.
92. J. Rossmeisl, K. Dimitrievski, P. Siegbahn, J. K. Nørskov, J. Phys. Chem. C 2007, 111, 18821-18823.
93. M. T. M. Koper, J. Electroanal. Chem. 2011, 660, 254-260.
94. J. Rossmeisl, Z.-W. Qu, H. Zhu, G.-J. Kroes, J. K. Nørskov, J. Electroanal. Chem. 2007, 607, 83-89.
95. J. K. Nørskov, J. Rossmeisl, A. Logadottir, L. Lindqvist, J. Phys. Chem. B 2004, 108, 17886-17892.
96. Á. Valdés, G.-J. Kroes, J. Phys. Chem. C 2010, 114, 1701-1708.
97. S. Piccinin, S. Fabris, Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 7666-7674.
98. R. M. Dreizler, E. K. V. Gross, Density Functional Theory, Springer, Berlin, 1990.
99. J. D. Blakemore, N. D. Schley, D. Balcells, J. F. Hull, G. W. Olack, C. D. Incarvito, O. Eisenstein, G. W. Brudvig, R. H. Crabtree, J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 16017-16029.
100. M. Z. Ertem, L. Gagliardi, C. J. Cramer, Chem. Sci. 2012, 3, 1293-1299.
101. D. Marx, J. Hutter, Ab Initio Molecular Dynamics: Basic Theory and Advanced Methods, Cambridge University Press, Cambridge, 2009.
102. A. Laio, M. Parrinello, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002, 99, 12562 - 12566.
103. A. Barducci, G. Bussi, M. Parrinello, Phys. Rev. Lett. 2008, 100, 1-4.
104. P. Raiteri, A. Laio, F. L. Gervasio, C. Micheletti, M. Parrinello, J. Phys. Chem. B 2006, 110, 3533-3539.
105. S. Piana, A. Laio, J. Phys. Chem. B 2007, 111, 4553-4559.
106. S. Singh, C. Chiu, J. J. de Pablo, J. Stat. Phys. 2011, 145, 932-945.
107. J. L. Vallés-Pardo, M. C. Guijt, M. Iannuzzi, K. S. Joya, H. J. M. de Groot, F. Buda, ChemPhysChem 2012, 13, 140-146.
108. X. Biarnés, A. Ardèvol, J. Iglesias-Fernández, A. Planas, C. Rovira, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 20301 - 20309.
109. P. Söderhjelm, G. A. Tribello, M. Parrinello, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2012, 109, 5170-5175.
110. R. Edberg, D. J. Evans, G. P. Morriss, J. Chem. Phys. 1986, 84, 6933 - 6939.
111. M. Sprik, G. Ciccotti, J. Chem. Phys. 1998, 109, 7737-7744.
112. W. K. den Otter, W. J. Briels, J. Chem. Phys. 1998, 109, 4139-4146.
113. a) D. S. Ginley, D. Cahen, Fundamentals of Materials for Energy and Environmental Sustainability, Cambridge University Press, Cambridge, 2011;
114. b) K. S. Joya, PhD thesis, Leiden University (The Netherlands), 2011.
115. D. Noy, C. C. Moser, P. L. Dutton, Biochim. Biophys. Acta Bioenerg. Biochim. Biophys. Acta 2006, 1757, 90-105.
116. T. J. Eisenmayer, H. J. M. de Groot, E. van de Wetering, J. Neugebauer, F. Buda, J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 694-697.
117. C. C. Moser, J. M. Keske, K. Warncke, R. S. Farid, P. L. Dutton, Nature 1992, 355, 796-802.
118. M. Katterle, V. Prokhorenko, A. Holzwarth, A. Jesorka, Chem. Phys. Lett. 2007, 447, 284-288.
119. S. V. Bhosale, C. H. Janiab, S. J. Langford, Chem. Soc. Rev. 2008, 37, 331-342.
120. N. Sakai, J. Mareda, E. Vauthey, S. Matile, Chem. Commun. 2010, 46, 4225-4237.
121. S. L. Suraru, U. Zschieschang, H. Klauk, F. Wurthner, Chem. Commun. 2011, 47, 11504-11506.
122. M. A. Rodrigues, D. F. S. Petri, M. J. Politi, S. Brochsztain, Thin Solid Films 2000, 371, 109-113.
123. S. Brochsztain, M. A. Rodrigues, G. J. F. Demets, M. J. Politi, J. Mater. Chem. 2002, 12, 1250-1255.
124. T. D. M. Bell, S. Yap, C. H. Jani, S. V. Bhosale, J. Hofkens, F. C. D. Schryver, S. J. Langford, K. P. Ghiggino, Chem. Asian J. 2009, 4, 1542-1550.
125. R. Scott Lokey, B. L. Iverson, Nature 1995, 375, 303-305.