Isokinetic temperature and size-controlled activation of ruthenium-catalyzed ammonia borane hydrolysis

ACS Catalysis

Volumn 5, Issue 3, 2015, Pages 1726-1735

  Ma, Hanyu ^a   Na, Chongzheng ^a  

^a University of Notre Dame   (United States)

Author keywords

compensation effect; hydrogen storage and production; isokinetic temperature; layered double hydroxide derivative; metal hydride; nanoparticle nucleation; supported and stabilized nanocatalyst

Indexed keywords

AMMONIA; CATALYSIS; CATALYSTS; CHEMICAL ACTIVATION; FUEL ECONOMY; HYDRIDES; HYDROGEN FUELS; HYDROGEN PRODUCTION; HYDROGEN STORAGE; HYDROLYSIS; METAL NANOPARTICLES; NANOPARTICLES; RUTHENIUM; TRANSITION METALS;

COMPENSATION EFFECTS; ISO-KINETIC TEMPERATURE; LAYERED DOUBLE HYDROXIDES; METAL HYDRIDES; NANO-CATALYST;

ACTIVATION ENERGY;

EID: 84924249918     PISSN: 21555435     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cs5019524     Document Type: Article

References (97)

1. Masel, R. I. Principles of Adsorption and Reaction on Solid Surfaces; Wiley: New York, 1996; p 482-610.
2. Lopez, N.; Janssens, T. V. W.; Clausen, B. S.; Xu, Y.; Mavrikakis, M.; Bligaard, T.; Nørskov, J. K. J. Catal. 2004, 223, 232-235 10.1016/j.jcat.2004.01.001
3. Constable, F. H. Proc. R. Soc. A 1925, 108, 355-378 10.1098/rspa.1925.0081
4. Palmer, W. G.; Constable, F. H. Proc. R. Soc. A 1924, 106, 251-268 10.1098/rspa.1924.0067
5. Bond, G. C.; Keane, M. A.; Kral, H.; Lercher, J. A. Catal. Rev. 2000, 42, 323-383 10.1081/CR-100100264
6. Bligaard, T.; Honkala, K.; Logadottir, A.; Nørskov, J. K.; Dahl, S.; Jacobsen, C. J. H. J. Phys. Chem. B 2003, 107, 9325-9331 10.1021/jp034447g
7. Kozuch, S.; Shaik, S. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 3355-3365 10.1021/ja0559146
8. Kozuch, S.; Martin, J. M. L. ACS Catal. 2012, 2, 2787-2794 10.1021/cs3005264
9. Linert, W. Chem. Phys. 1989, 129, 381-393 10.1016/0301-0104(89)85008-6
10. Marder, T. B. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 8116-8118 10.1002/anie.200703150
11. Demirci, U. B.; Miele, P. Energy Environ. Sci. 2009, 2, 627-637 10.1039/b900595a
12. Liu, C.; Li, F.; Ma, L. P.; Cheng, H. M. Adv. Mater. 2010, 22, E28-+ 10.1002/adma.200903328
13. Heinzel, A.; Hebling, C.; Muller, M.; Zedda, M.; Muller, C. J. Power Sources 2002, 105, 250-255 10.1016/S0378-7753(01)00948-X
14. Dyer, C. K. J. Power Sources 2002, 106, 31-34 10.1016/S0378-7753(01)01069-2
15. Patil, A. S.; Dubois, T. G.; Sifer, N.; Bostic, E.; Gardner, K.; Quah, M.; Bolton, C. J. Power Sources 2004, 136, 220-225 10.1016/j.jpowsour.2004.03.009
16. Akbayrak, S.; Ozkar, S. ACS Appl. Mater. Interfaces 2012, 4, 6302-6310 10.1021/am3019146
17. Abo-Hamed, E. K.; Pennycook, T.; Vaynzof, Y.; Toprakcioglu, C.; Koutsioubas, A.; Scherman, O. A. Small 2014, 10, 3145-3152 10.1002/smll.201303507
18. Metin, Ö.; Şahin, Ş.; Özkar, S. Int. J. Hydrogen Energy 2009, 34, 6304-6313 10.1016/j.ijhydene.2009.06.032
19. Durap, F.; Zahmakiran, M.; Ozkar, S. Int. J. Hydrogen Energy 2009, 34, 7223-7230 10.1016/j.ijhydene.2009.06.074
20. Liang, H. Y.; Chen, G. Z.; Desinan, S.; Rosei, R.; Rosei, F.; Ma, D. L. Int. J. Hydrogen Energy 2012, 37, 17921-17927 10.1016/j.ijhydene.2012.09.026
21. Caliskan, S.; Zahmakiran, M.; Durap, F.; Ozkar, S. Dalton Trans. 2012, 41, 4976-4984 10.1039/c2dt00042c
22. Can, H.; Metin, Ö. Appl. Catal., B 2012, 125, 304-310 10.1016/j.apcatb.2012.05.048
23. Cao, N.; Luo, W.; Cheng, G. Z. Int. J. Hydrogen Energy 2013, 38, 11964-11972 10.1016/j.ijhydene.2013.06.125
24. Yao, Q.; Shi, W.; Feng, G.; Lu, Z.-H.; Zhang, X.; Tao, D.; Kong, D.; Chen, X. J. Power Sources 2014, 257, 293-299 10.1016/j.jpowsour.2014.01.122
25. Akbayrak, S.; Tanyldz, S.; Morkan, ̄.; Özkar, S. Int. J. Hydrogen Energy 2014, 39, 9628-9637 10.1016/j.ijhydene.2014.04.091
26. Akbayrak, S.; Ozkar, S. Dalton Trans. 2014, 43, 1797-1805 10.1039/c3dt52701h
27. Akbayrak, S.; Erdek, P.; Ozkar, S. Appl. Catal., B 2013, 142, 187-195 10.1016/j.apcatb.2013.05.015
28. Chen, W.; Ji, J.; Duan, X.; Qian, G.; Li, P.; Zhou, X.; Chen, D.; Yuan, W. Chem. Commun. 2014, 50, 2142-2144 10.1039/c3cc48027e
29. Chandra, M.; Xu, Q. J. Power Sources 2007, 168, 135-142 10.1016/j.jpowsour.2007.03.015
30. Karatas, Y.; Yurderi, M.; Gulcan, M.; Zahmakiran, M.; Kaya, M. J. Nanopart. Res. 2014, 16, 1-12 10.1007/s11051-014-2547-3
31. Akbayrak, S.; Kaya, M.; Volkan, M.; Özkar, S. Appl. Catal., B 2014, 147, 387-393 10.1016/j.apcatb.2013.09.023
32. Xi, P.; Chen, F.; Xie, G.; Ma, C.; Liu, H.; Shao, C.; Wang, J.; Xu, Z.; Xu, X.; Zeng, Z. Nanoscale 2012, 4, 5597-5601 10.1039/c2nr31010d
33. Klç, B.; Şencanl, S.; Metin, Ö. J. Mol. Catal. A: Chem. 2012, 361-362, 104-110 10.1016/j.molcata.2012.05.008
34. Metin, Ö.; Mazumder, V.; Özkar, S.; Sun, S. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1468-1469 10.1021/ja909243z
35. Metin, Ö.; Özkar, S.; Sun, S. Nano Res. 2010, 3, 676-684 10.1007/s12274-010-0031-7
36. Zhou, L.; Zhang, T.; Tao, Z.; Chen, J. Nano Res. 2014, 7, 774-781 10.1007/s12274-014-0438-7
37. Hu, J.; Chen, Z.; Li, M.; Zhou, X.; Lu, H. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 13191-13200 10.1021/am503037k
38. Rakap, M.; Özkar, S. Catal. Today 2012, 183, 17-25 10.1016/j.cattod.2011.04.022
39. Xu, Q.; Chandra, M. J. Alloys Compd. 2007, 446-447, 729-732 10.1016/j.jallcom.2007.01.040
40. Metin, Ö.; Özkar, S. Energy Fuels 2009, 23, 3517-3526 10.1021/ef900171t
41. Dinç, M.; Metin, Ö.; Özkar, S. Catal. Today 2012, 183, 10-16 10.1016/j.cattod.2011.05.007
42. Yan, J.-M.; Zhang, X.-B.; Akita, T.; Haruta, M.; Xu, Q. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 5326-5327 10.1021/ja910513h
43. Jiang, H.-L.; Umegaki, T.; Akita, T.; Zhang, X.-B.; Haruta, M.; Xu, Q. Chem.-Eur. J. 2010, 16, 3132-3137 10.1002/chem.200902829
44. Chen, G.; Desinan, S.; Rosei, R.; Rosei, F.; Ma, D. Chem. Eur. J. 2012, 18, 7925-7930 10.1002/chem.201200292
45. Rakap, M. Appl. Catal., A 2014, 478, 15-20 10.1016/j.apcata.2014.03.022
46. Sun, D.; Mazumder, V.; Metin, Ö.; Sun, S. ACS Nano 2011, 5, 6458-6464 10.1021/nn2016666
47. Somorjai, G. A.; Park, J. Y. Top. Catal. 2008, 49, 126-135 10.1007/s11244-008-9077-0
48. Johnson, J. A.; Makis, J. J.; Marvin, K. A.; Rodenbusch, S. E.; Stevenson, K. J. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 22644-22651 10.1021/jp4041474
49. Song, H.; Rioux, R. M.; Hoefelmeyer, J. D.; Komor, R.; Niesz, K.; Grass, M.; Yang, P.; Somorjai, G. A. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 3027-3037 10.1021/ja057383r
50. Hou, C.-H.; Huang, J.-F.; Lin, H.-R.; Wang, B.-Y. J. Taiwan Inst. Chem. E 2012, 43, 473-479 10.1016/j.jtice.2011.12.003
51. Tian, G.-L.; Zhao, M.-Q.; Zhang, B.; Zhang, Q.; Zhang, W.; Huang, J.-Q.; Chen, T.-C.; Qian, W.-Z.; Su, D. S.; Wei, F. J. Mater. Chem. A 2014, 2, 1686-1696 10.1039/c3ta14380e
52. Fan, G.; Li, F.; Evans, D. G.; Duan, X. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 7040-7066 10.1039/C4CS00160E
53. Ma, H.; Wang, H.; Na, C. Appl. Catal., B 2015, 163, 198-204 10.1016/j.apcatb.2014.07.062
54. Wyckoff, R. W. G. Crystal Structures. 2 nd ed.; Interscience: New York, 1963; pp 85-237.
55. Watanabe, S.; Komine, T.; Kai, T.; Shiiki, K. J. Magn. Magn. Mater. 2000, 220, 277-284 10.1016/S0304-8853(00)00466-2
56. Kitakami, O.; Sato, H.; Shimada, Y.; Sato, F.; Tanaka, M. Phys. Rev. B 1997, 56, 13849-13854 10.1103/PhysRevB.56.13849
57. Moussa, G.; Moury, R.; Demirci, U. B.; Miele, P. Int. J. Hydrogen Energy 2013, 38, 7888-7895 10.1016/j.ijhydene.2013.04.121
58. Sanyal, U.; Demirci, U. B.; Jagirdar, B. R.; Miele, P. ChemSusChem 2011, 4, 1731-1739 10.1002/cssc.201100318
59. Lu, Z. H.; Li, J. P.; Zhu, A. L.; Yao, Q. L.; Huang, W.; Zhou, R. Y.; Zhou, R. F.; Chen, X. S. Int. J. Hydrogen Energy 2013, 38, 5330-5337 10.1016/j.ijhydene.2013.02.076
60. Lide, D. R. CRC Handbook of Chemistry and Physics; CRC Press: New York, 2006; p 130.
61. Barrie, P. J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 318-326 10.1039/c1cp22666e
62. Barrie, P. J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 327-336 10.1039/c1cp22667c
63. Yelon, A.; Sacher, E.; Linert, W. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 8232-8234 10.1039/c2cp40618g
64. Rakap, M. Appl. Catal., B 2015, 163, 129-134 10.1016/j.apcatb.2014.07.050
65. Cao, N.; Su, J.; Luo, W.; Cheng, G. Z. Int. J. Hydrogen Energy 2014, 39, 426-435 10.1016/j.ijhydene.2013.10.059
66. Cao, N.; Su, J.; Luo, W.; Cheng, G. Z. Catal. Commun. 2014, 43, 47-51 10.1016/j.catcom.2013.09.003
67. Zahmakiran, M. Mater. Sci. Eng. B-Adv. 2012, 177, 606-613 10.1016/j.mseb.2012.03.003
68. Saunders, N.; Miodownik, A. P.; Dinsdale, A. T. Calphad 1988, 12, 351-374 10.1016/0364-5916(88)90038-7
69. Fletcher, N. H. J. Chem. Phys. 1958, 29, 572-576 10.1063/1.1744540
70. Wang, H.; Ma, H.; Zheng, W.; An, D.; Na, C. ACS Appl. Mater. Interfaces 2014, 6, 9426-9434 10.1021/am501810f
71. Emelyanov, V. A.; Virovets, A. V.; Baidina, I. A. J. Struct. Chem. 2008, 49, 566-569 10.1007/s10947-008-0077-5
72. Peterson, R. C.; Lager, G. A.; Hitterman, R. L. Am. Mineral. 1991, 76, 1455-1458
73. Kusada, K.; Kobayashi, H.; Yamamoto, T.; Matsumura, S.; Naoya, S.; Sato, K.; Nagaoka, K.; Kubota, Y.; Kitagawa, H. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 5493-5496 10.1021/ja311261s
74. Kim, H.; Kaufman, M. J.; Sigmund, W. M.; Jacques, D.; Andrews, R. J. Mater. Chem. 2003, 18, 1104-1108 10.1557/JMR.2003.0152
75. Ling, T.; Xie, L.; Zhu, J.; Yu, H.; Ye, H.; Yu, R.; Cheng, Z.; Liu, L.; Yang, G.; Cheng, Z.; Wang, Y.; Ma, X. Nano Lett. 2009, 9, 1572-1576 10.1021/nl8037294
76. White, R. J.; Luque, R.; Budarin, V. L.; Clark, J. H.; Macquarrie, D. J. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 481-494 10.1039/b802654h
77. Barrie, P. J. Phys. Chem. Chem. Phys. 2012, 14, 8235-8236 10.1039/c2cp41022b
78. Guella, G.; Zanchetta, C.; Patton, B.; Miotello, A. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 17024-17033 10.1021/jp063362n
79. Guella, G.; Patton, B.; Miotello, A. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 18744-18750 10.1021/jp0759527
80. Teschner, D.; Novell-Leruth, G.; Farra, R.; Knop-Gericke, A.; Schlögl, R.; Szentmiklósi, L.; Hevia, M. G.; Soerijanto, H.; Schomäcker, R.; Pérez-Ramírez, J.; López, N. Nat. Chem. 2012, 4, 739-745 10.1038/nchem.1411
81. Bond, G. C.; Hooper, A. D.; Slaa, J. C.; Taylor, A. O. J. Catal. 1996, 163, 319-327 10.1006/jcat.1996.0333
82. Narayanan, R.; El-Sayed, M. A. Nano Lett. 2004, 4, 1343-1348 10.1021/nl0495256
83. Bratlie, K. M.; Lee, H.; Komvopoulos, K.; Yang, P.; Somorjai, G. A. Nano Lett. 2007, 7, 3097-3101 10.1021/nl0716000
84. Mahmoud, M. A.; Narayanan, R.; El-Sayed, M. A. Acc. Chem. Res. 2013, 46, 1795-1805 10.1021/ar3002359
85. Kozlov, S. M.; Cabeza, G. F.; Neyman, K. M. Chem. Phys. Lett. 2011, 506, 92-97 10.1016/j.cplett.2011.02.061
86. Viñes, F.; Lykhach, Y.; Staudt, T.; Lorenz, M. P. A.; Papp, C.; Steinrück, H.-P.; Libuda, J.; Neyman, K. M.; Görling, A. Chem.-Eur. J. 2010, 16, 6530-6539 10.1002/chem.201000296
87. Tamura, M.; Sawabe, K.; Tomishige, K.; Satsuma, A.; Shimizu, K.-i. ACS Catal. 2014, 5, 20-26 10.1021/cs501448n
88. Rasmussen, A. M. H.; Groves, M. N.; Hammer, B. ACS Catal. 2014, 4, 1182-1188 10.1021/cs400875k
89. Jiang, H. L.; Xu, Q. Catal. Today 2011, 170, 56-63 10.1016/j.cattod.2010.09.019
90. Graham, T. W.; Tsang, C. W.; Chen, X. H.; Guo, R. W.; Jia, W. L.; Lu, S. M.; Sui-Seng, C.; Ewart, C. B.; Lough, A.; Amoroso, D.; Abdur-Rashid, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 8708-8711 10.1002/anie.201003074
91. He, T.; Xiong, Z. T.; Wu, G. T.; Chu, H. L.; Wu, C. Z.; Zhang, T.; Chen, P. Chem. Mater. 2009, 21, 2315-2318 10.1021/cm900672h
92. Wright, W. R. H.; Berkeley, E. R.; Alden, L. R.; Baker, R. T.; Sneddon, L. G. Chem. Commun. 2011, 47, 3177-3179 10.1039/c0cc05408a
93. Stowe, A. C.; Shaw, W. J.; Linehan, J. C.; Schmid, B.; Autrey, T. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 1831-1836 10.1039/b617781f
94. Demirci, U. B.; Bernard, S.; Chiriac, R.; Toche, F.; Miele, P. J. Power Sources 2011, 196, 279-286 10.1016/j.jpowsour.2010.06.031
95. Tang, Z.; Chen, H.; Chen, X.; Wu, L.; Yu, X. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 5464-5467 10.1021/ja300003t
96. Tang, Z.; Chen, X.; Chen, H.; Wu, L.; Yu, X. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 5832-5835 10.1002/anie.201301049
97. Pelzer, K.; Vidoni, O.; Philippot, K.; Chaudret, B.; Collière, V. Adv. Funct. Mater. 2003, 13, 118-126 10.1002/adfm.200390017