What can density functional theory tell us about artificial catalytic water splitting?

Inorganic Chemistry

Volumn 53, Issue 13, 2014, Pages 6386-6397

  Mavros, Michael G ^a   Tsuchimochi, Takashi ^a   Kowalczyk, Tim ^a,b   McIsaac, Alexandra ^a,c   Wang, Lee Ping ^a,d   Voorhis, Troy Van ^a  

^a MASSACHUSETTS INSTITUTE OF TECHNOLOGY   (United States)

^b NAGOYA UNIVERSITY   (Japan)

^c UNIVERSITY OF CHICAGO   (United States)

^d STANFORD UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84904011734     PISSN: 00201669     EISSN: 1520510X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ic5002557     Document Type: Review

References (91)

1. Brédas, J.; Deljonne, D.; Coropceanu, V.; Jérôme, C. Chem. Rev. 2004, 104, 4971-5004
2. Grätzel, M. Inorg. Chem. 2005, 44, 6841-6851
3. Wong, K. V.; Perilla, N.; Paddon, A. J. Energy Resour. Technol. 2013, 136, 014001
4. Kudo, A.; Miseki, Y. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 253-278
5. Nocera, D. G. Acc. Chem. Res. 2012, 45, 767-776
6. Concepcion, J. J.; Jurss, J. W.; Templeton, J. L.; Meyer, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 16462-16463
7. Wang, L.-P.; Wu, Q.; Van Voorhis, T. Inorg. Chem. 2010, 49, 4543-4553
8. Kanan, M. W.; Nocera, D. G. Science 2008, 321, 1072-1075
9. Suntivich, J.; May, K. J.; Gasteiger, H. A.; Goodenough, J. B.; Shao-Horn, Y. Science 2011, 334, 1383-1385
10. Wang, Y.; Cheng, H.-P. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 2106-2112
11. Risch, M.; Klingan, K.; Ringleb, F.; Chernev, P.; Zaharieva, I.; Fischer, A.; Dau, H. ChemSusChem 2012, 5, 542-549
12. Siegbahn, P. E. M. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1871-1880
13. Lloret Fillol, J.; Codolá, Z.; Garcia-Bosch, I.; Gómez, L.; Pla, J. J.; Costas, M. Nat. Chem. 2011, 3, 807-813
14. Joya, K. S.; de Groot, H. J. Int. J. Hydrogen Energy 2012, 37, 8787-8799
15. Tagore, R.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W. Inorg. Chem. 2008, 47, 1815-1823
16. Wang, L.-P.; Van Voorhis, T. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 2200-2204
17. Surendranath, Y.; Kanan, M. W.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 16501-16509
18. Bediako, D. K.; Surendranath, Y.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 3662-3674
19. Walter, M. G.; Warren, E. L.; McKone, J. R.; Boettcher, S. W.; Mi, Q.; Santori, E. A.; Lewis, N. S. Chem. Rev. 2010, 110, 6446-6473
20. Imanishi, A.; Okamura, T.; Ohashi, N.; Nakamura, R.; Nakato, Y. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 11569-11578
21. McEvoy, J. P.; Gascon, J. A.; Batista, V. S.; Brudvig, G. W. Photochem. Photobiol. Sci. 2005, 4, 940-949
22. McEvoy, J. P.; Brudvig, G. W. Chem. Rev. 2006, 106, 4455-4483
23. Greeley, J.; Jaramillo, T. F.; Bonde, J.; Chorkendorff, I. B.; Nørskov, J. K. Nat. Mater. 2006, 5, 909-913
24. Sabatier, P. Ber. Dtsch. Chem. Ges. 1911, 44, 1984-2001
25. Nørskov, J. K.; Bligaard, T.; Rossmeisl, J.; Christensen, C. H. Nat. Chem. 2009, 1, 37-46
26. Mayer, J. M. Annu. Rev. Phys. Chem. 2004, 55, 363-390
27. Hammes-Schiffer, S. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1881-1889
28. Pople, J. A.; Head-Gordon, M.; Fox, D. J.; Raghavachari, K.; Curtiss, L. A. J. Chem. Phys. 1989, 90, 5622
29. Curtiss, L. A.; Raghavachari, K.; Redfern, P. C.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1997, 106, 1063
30. Hawkins, G. D.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. B 1998, 5639, 3257-3271
31. Rizzo, R. C.; Aynechi, T.; Case, D. A.; Kuntz, I. D. J. Chem. Theory Comput. 2006, 2, 128-139
32. Takano, Y.; Houk, K. J. Chem. Theory Comput. 2005, 1, 70-77
33. Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 760-768
34. Wang, L.-P.; Van Voorhis, T. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 610-617
35. Yang, X. F.; Baik, M. H. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 13222-13223
36. Yang, X. F.; Baik, M. H. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 7476-7485
37. Yang, X. F.; Baik, M. H. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 16231-16240
38. Rossmeisl, J.; Logadottir, A.; Nørskov, J. K. Chem. Phys. 2005, 319, 178-184
39. Nørskov, J. K.; Rossmeisl, J.; Logadottir, A.; Lindqvist, L.; Kitchin, J. R.; Bligaard, T.; Jónsson, H. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 17886-17892
40. Curtiss, L. A.; Raghavachari, K.; Trucks, G. W.; Pople, J. A. J. Chem. Phys. 1991, 94, 7221
41. Jiménez-Hoyos, C. A.; Janesko, B. G.; Scuseria, G. E. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 6621-6629
42. Chase, M. W. J. NIST-JANAF Thermochemical Tables, 4th ed.; American Institute of Physics: New York, 1998.
43. Harvey, J. N. Struct. Bonding (Berlin) 2004, 112, 151-183
44. Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2009, 11, 10757-816
45. Oberhofer, H.; Reuter, K. J. Chem. Phys. 2013, 139, 044710
46. Swart, M. Inorg. Chim. Acta 2007, 360, 179-189
47. Hughes, T. F.; Friesner, R. A. J. Chem. Theory Comput. 2012, 8, 442-459
48. Klamt, A.; Mennucci, B.; Tomasi, J.; Barone, V.; Curutchet, C.; Orozco, M.; Luque, F. J. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 489-492
49. Palascak, M. W.; Shields, G. C. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 3692-3694
50. Camaioni, D. M.; Schwerdtfeger, C. A. J. Phys. Chem. A 2005, 109, 10795-10797
51. Kelly, C. P.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 16066-16081
52. Konezny, S. J.; Doherty, M. D.; Luca, O. R.; Crabtree, R. H.; Soloveichik, G. L.; Batista, V. S. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 6349-6356
53. Vojvodic, A.; Nørskov, J. K. Science 2011, 334, 1355-1356
54. Man, I. C.; Su, H.-Y.; Calle-Vallejo, F.; Hansen, H. A.; Martínez, J. I.; Inoglu, N. G.; Kitchin, J.; Jaramillo, T. F.; Nørskov, J. K.; Rossmeisl, J. ChemCatChem 2011, 3, 1159-1165
55. Bork, N.; Bonanos, N.; Rossmeisl, J.; Vegge, T. Phys. Rev. B 2010, 82, 1-6
56. Koper, M. T. J. Electroanal. Chem. 2011, 660, 254-260
57. Suntivich, J.; Gasteiger, H. A.; Yabuuchi, N.; Nakanishi, H.; Goodenough, J. B.; Shao-Horn, Y. Nat. Chem. 2011, 3, 546-550
58. Liu, X.; Wang, F. Coord. Chem. Rev. 2012, 256, 1115-1136
59. Betley, T. A.; Wu, Q.; Van Voorhis, T.; Nocera, D. G. Inorg. Chem. 2008, 47, 1849-1861
60. Bockris, J. O.; Otagawa, T. J. Phys. Chem. 1983, 87, 2960-2971
61. Concepcion, J. J.; Tsai, M.-K.; Muckerman, J. T.; Meyer, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1545-1557
62. Yang, X.; Hall, M. B. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 120-130
63. Kanan, M. W.; Surendranath, Y.; Nocera, D. G. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 109-114
64. Du, P.; Kokhan, O.; Chapman, K. W.; Chupas, P. J.; Tiede, D. M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11096-11099
65. Kanan, M. W.; Yano, J.; Surendranath, Y.; Dinca, M.; Yachandra, V. K.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 13692-13701
66. Li, X.; Siegbahn, P. E. M. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 13804-13813
67. Mattioli, G.; Risch, M.; Bonapasta, A. A.; Dau, H.; Guidoni, L. Phys. Chem. Chem. Phys. 2011, 13, 15437-15441
68. Zeng, X. C.; Hu, H.; Hu, X. Q.; Yang, W. J. Chem. Phys. 2009, 130, 164111
69. Chiorescu, I.; Deubel, D. V.; Arion, V. B.; Keppler, B. K. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 499-506
70. Steindal, A. H.; Ruud, K.; Frediani, L.; Aidas, K.; Kongsted, J. J. Phys. Chem. B 2011, 115, 3027-3037
71. Stewart, J. J. P. Reviews in Computational Chemistry; John Wiley and Sons, Inc.: New York, 2007; pp 45-81.
72. Lamoureux, G.; Roux, B. J. Chem. Phys. 2003, 119, 3025-3039
73. Hirata, F.; Rossky, P. J. Chem. Phys. Lett. 1981, 83, 329-334
74. Ten-no, S.; Hirata, F.; Kato, S. Chem. Phys. Lett. 1993, 214, 391-396
75. Tannor, D. J.; Marten, B.; Murphy, R.; Friesner, R. A.; Sitkoff, D.; Nicholls, A.; Honig, B.; Ringnalda, M.; Goddard, W. A., III J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 11875-11882
76. Becke, A. J. Chem. Phys. 1993, 98, 5648
77. Klamt, A.; Schuurmann, G. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2 1993, 2, 799-805
78. Mattioli, G.; Giannozzi, P.; Bonapasta, A. A.; Guidoni, L. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 15353-15363
79. Neumann, M. J. Chem. Phys. 1986, 85, 1567
80. Hurst, J. K.; Zhou, J. Z.; Lei, Y. B. Inorg. Chem. 1992, 31, 1010-1017
81. Zong, R.; Thummel, R. P. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12802-12803
82. Liu, F.; Concepcion, J.; Jurss, J. W.; Cardolaccia, T.; Templeton, J. L.; Meyer, T. Inorg. Chem. 2008, 47, 1727-1752
83. Polyansky, D. E.; Muckerman, J. T.; Rochford, J.; Zong, R.; Thummel, R. P.; Fujita, E. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14649-14665
84. Perdew, J. P.; Zunger, A. Phys. Rev. B 1981, 23, 5048-5079
85. Wu, Q.; Van Voorhis, T. J. Phys. Chem. A 2006, 110, 9212-9218
86. Wu, Q.; Van Voorhis, T. Phys. Rev. A 2005, 72, 024502
87. Muckerman, J. T.; Polyansky, D. E.; Wada, T.; Tanaka, K.; Fujita, E. Inorg. Chem. 2008, 47, 1787-1802
88. Wada, T.; Tsuge, K.; Tanaka, K. Inorg. Chem. 2001, 40, 329-337
89. Hachmann, J.; Olivares-Amaya, R.; Atahan-Evrenk, S.; Amador-Bedolla, C.; Sanchez-Carrera, R.; Gold-Parker, A.; Vogt, L.; Brockway, A. M.; Aspuru-Guzik, A. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 2241-2251
90. Hautier, G.; Fischer, C. C.; Jain, A.; Mueller, T.; Ceder, G. Chem. Mater. 2010, 22, 3762-3767
91. Kanal, I. Y.; Owens, S. G.; Bechtel, J. S.; Hutchison, G. R. J. Phys. Chem. Lett. 2013, 4, 1613-1623