Electrocatalytic water oxidation by a water-soluble nickel porphyrin complex at neutral ph with low overpotential

Inorganic Chemistry

Volumn 54, Issue 11, 2015, Pages 5604-5613

  Han, Yongzhen ^a   Wu, Yizhen ^a   Lai, Wenzhen ^a   Cao, Rui ^a,b  

^a RENMIN UNIVERSITY OF CHINA   (China)

^b SHAANXI NORMAL UNIVERSITY   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

EID: 84930636537     PISSN: 00201669     EISSN: 1520510X     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/acs.inorgchem.5b00924     Document Type: Article

References (85)

1. Concepcion, J. J.; Jurss, J. W.; Brennaman, M. K.; Hoertz, P. G.; Patrocinio, A. O. T.; Iha, N. Y. M.; Templeton, J. L.; Meyer, T. J. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1954-1965
2. Dau, H.; Zaharieva, I. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1861-1870
3. Nocera, D. G. Acc. Chem. Res. 2012, 45, 767-776
4. Ferreira, K. N.; Iverson, T. M.; Maghlaoui, K.; Barber, J.; Iwata, S. Science 2004, 303, 1831-1838
5. Loll, B.; Kern, J.; Saenger, W.; Zouni, A.; Biesiadka, J. Nature 2005, 438, 1040-1044
6. Kohl, S. W.; Weiner, L.; Schwartsburd, L.; Konstantinovski, L.; Shimon, L. J. W.; Ben-David, Y.; Iron, M. A.; Milstein, D. Science 2009, 324, 74-77
7. Eisenberg, R. Science 2009, 324, 44-45
8. Kanan, M. W.; Nocera, D. G. Science 2008, 321, 1072-1075
9. Smith, R. D. L.; Prévot, M. S.; Fagan, R. D.; Zhang, Z. P.; Sedach, P. A.; Siu, M. K. J.; Trudel, S.; Berlinguette, C. P. Science 2013, 340, 60-63
10. Dincă, M.; Surendranath, Y.; Nocera, D. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 10337-10341
11. Barnett, S. M.; Goldberg, K. I.; Mayer, J. M. Nat. Chem. 2012, 4, 498-502
12. Bediako, D. K.; Costentin, C.; Jones, E. C.; Nocera, D. G.; Savéant, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 10492-10502
13. Wang, D.; Groves, J. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2013, 110, 15579-15584
14. Zong, R. F.; Thummel, R. P. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 12802-12803
15. Wasylenko, D. J.; Ganesamoorthy, C.; Henderson, M. A.; Koivisto, B. D.; Osthoff, H. D.; Berlinguette, C. P. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 16094-16106
16. Concepcion, J. J.; Jurss, J. W.; Templeton, J. L.; Meyer, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 16462-16463
17. Chen, Z. F.; Concepcion, J. J.; Jurss, J. W.; Meyer, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15580-15581
18. Concepcion, J. J.; Tsai, M. K.; Muckerman, J. T.; Meyer, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 1545-1557
19. Duan, L. L.; Fischer, A.; Xu, Y. H.; Sun, L. C. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 10397-10399
20. Duan, L. L.; Bozoglian, F.; Mandal, S.; Stewart, B.; Privalov, T.; Llobet, A.; Sun, L. C. Nat. Chem. 2012, 4, 418-423
21. McDaniel, N. D.; Coughlin, F. J.; Tinker, L. L.; Bernhard, S. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 210-217
22. Cao, R.; Ma, H. Y.; Geletii, Y. V.; Hardcastle, K. I.; Hill, C. L. Inorg. Chem. 2009, 48, 5596-5598
23. Hull, J. F.; Balcells, D.; Blakemore, J. D.; Incarvito, C. D.; Eisenstein, O.; Brudvig, G. W.; Crabtree, R. H. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 8730-8731
24. Blakemore, J. D.; Schley, N. D.; Balcells, D.; Hull, J. F.; Olack, G. W.; Incarvito, C. D.; Eisenstein, O.; Brudvig, G. W.; Crabtree, R. H. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 16017-16029
25. Moore, G. F.; Blakemore, J. D.; Milot, R. L.; Hull, J. F.; Song, H. E.; Cai, L.; Schmuttenmaer, C. A.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 2389-2392
26. Santoni, M. P.; La Ganga, G.; Nardo, V. M.; Natali, M.; Puntoriero, F.; Scandola, F.; Campagna, S. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 8189-8192
27. Shimazaki, Y.; Nagano, T.; Takesue, H.; Ye, B. H.; Tani, F.; Naruta, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2004, 43, 98-100
28. Ellis, W. C.; McDaniel, N. D.; Bernhard, S.; Collins, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 10990-10991
29. Fillol, J. L.; Codolà, Z.; Garcia-Bosch, I.; Gómez, L.; Pla, J. J.; Costas, M. Nat. Chem. 2011, 3, 807-813
30. Coggins, M. K.; Zhang, M.-T.; Vannucci, A. K.; Dares, C. J.; Meyer, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 5531-5534
31. Wu, Y. Z.; Chen, M. X.; Han, Y. Z.; Luo, H. X.; Su, X. J.; Zhang, M.-T.; Lin, X. H.; Sun, J. L.; Wang, L.; Deng, L.; Zhang, W.; Cao, R. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 4870-4875
32. Dogutan, D. K.; McGuire, R., Jr.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 9178-9180
33. Gerken, J. B.; McAlpin, J. G.; Chen, J. Y. C.; Rigsby, M. L.; Casey, W. H.; Britt, R. D.; Stahl, S. S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 14431-14442
34. Wasylenko, D. J.; Ganesamoorthy, C.; Borau-Garcia, J.; Berlinguette, C. P. Chem. Commun. 2011, 47, 4249-4251
35. Nakazono, T.; Parent, A. R.; Sakai, K. Chem. Commun. 2013, 49, 6325-6327
36. Lei, H. T.; Han, A. L.; Li, F. W.; Zhang, M. N.; Han, Y. Z.; Du, P. W.; Lai, W. Z.; Cao, R. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 1883-1893
37. Chen, Z. F.; Meyer, T. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 700-703
38. Chen, Z. F.; Rathmell, A. R.; Ye, S. R.; Wilson, A. R.; Wiley, B. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 13708-13711
39. Zhang, M.-T.; Chen, Z. F.; Kang, P.; Meyer, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 2048-2051
40. Zhang, T.; Wang, C.; Liu, S. B.; Wang, J. L.; Lin, W. B. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 273-281
41. Coggins, M. K.; Zhang, M.-T.; Chen, Z. F.; Song, N.; Meyer, T. J. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 12226-12230
42. Su, X.-J.; Gao, M.; Jiao, L.; Liao, R.-Z.; Siegbahn, P. E. M.; Cheng, J.-P.; Zhang, M.-T. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 4909-4914
43. Cao, R.; Lai, W. Z.; Du, P. W. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 8134-8157
44. Hetterscheid, D. G. H.; Reek, J. N. H. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 9740-9747
45. Wasylenko, D. J.; Palmer, R. D.; Berlinguette, C. P. Chem. Commun. 2013, 49, 218-227
46. Dey, S.; Mondal, B.; Dey, A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 12221-12227
47. Bediako, D. K.; Lassalle-Kaiser, B.; Surendranath, Y.; Yano, J.; Yachandra, V. K.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 6801-6809
48. Singh, A.; Chang, S. L. Y.; Hocking, R. K.; Bach, U.; Spiccia, L. Catal. Sci. Technol. 2013, 3, 1725-1732
49. Singh, A.; Chang, S. L. Y.; Hocking, R. K.; Bach, U.; Spiccia, L. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 579-586
50. Gao, M. R.; Sheng, W. C.; Zhuang, Z. B.; Fang, Q. R.; Gu, S.; Jiang, J.; Yan, Y. S. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 7077-7084
51. Zhang, M.; Zhang, M.-T.; Hou, C.; Ke, Z. F.; Lu, T. B. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 13042-13048
52. Collman, J. P.; Devaraj, N. K.; Decréau, R. A.; Yang, Y.; Yan, Y. L.; Ebina, W.; Eberspacher, T. A.; Chidsey, C. E. D. Science 2007, 315, 1565-1568
53. Wasylenko, D. J.; Rodríguez, C.; Pegis, M. L.; Mayer, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 12544-12547
54. McGuire, R., Jr.; Dogutan, D. K.; Teets, T. S.; Suntivich, J.; Shao-Horn, Y.; Nocera, D. G. Chem. Sci. 2010, 1, 411-414
55. Kleingardner, J. G.; Kandemir, B.; Bren, K. L. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 4-7
56. Lee, C. H.; Dogutan, D. K.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 8775-8777
57. Pasternack, R. F.; Sutin, N.; Turner, D. H. J. Am. Chem. Soc. 1976, 98, 1908-1913
58. Chen, Z. F.; Concepcion, J. J.; Hu, X. Q.; Yang, W. T.; Hoertz, P. G.; Meyer, T. J. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010, 107, 7225-7229
59. Lai, W. Z.; Cao, R.; Dong, G.; Shaik, S.; Yao, J. N.; Chen, H. J. Phys. Chem. Lett. 2012, 3, 2315-2319
60. Baran, J. D.; Grönbeck, H.; Hellman, A. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 1320-1326
61. Costentin, C.; Drouet, S.; Robert, M.; Savéant, J. M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11235-11242
62. Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods; Wiley: New York, 1980.
63. Izgorodin, A.; Izgorodina, E.; MacFarlane, D. R. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 9496-9501
64. Mittra, K.; Chatterjee, S.; Samanta, S.; Dey, A. Inorg. Chem. 2013, 52, 14317-14325
65. Kadish, K. M.; Lin, M.; Van Caemelbecke, E.; De Stefano, G.; Medforth, C. J.; Nurco, D. J.; Nelson, N. Y.; Krattinger, B.; Muzzi, C. M.; Jaquinod, L.; Xu, Y.; Shyr, D. C.; Smith, K. M.; Shelnutt, J. A. Inorg. Chem. 2002, 41, 6673-6687
66. Ertem, M. Z.; Gagliardi, L.; Cramer, C. J. Chem. Sci. 2012, 3, 1293-1299
67. Ertem, M. Z.; Cramer, C. J. Dalton Trans. 2012, 41, 12213-12219
68. Bozoglian, F.; Romain, S.; Ertem, M. Z.; Todorova, T. K.; Sens, C.; Mola, J.; Rodríguez, M.; Romero, I.; Benet-Buchholz, J.; Fontrodona, X.; Cramer, C. J.; Gagliardi, L.; Llobet, A. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15176-15187
69. Sartorel, A.; Miró, P.; Salvadori, E.; Romain, S.; Carraro, M.; Scorrano, G.; Di Valentin, M.; Llobet, A.; Bo, C.; Bonchio, M. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 16051-16053
70. Sala, X.; Ertem, M. Z.; Vigara, L.; Todorova, T. K.; Chen, W. Z.; Rocha, R. C.; Aquilante, F.; Cramer, C. J.; Gagliardi, L.; Llobet, A. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 7745-7747
71. Wang, L. P.; Wu, Q.; Van Voorhis, T. Inorg. Chem. 2010, 49, 4543-4553
72. Bianco, R.; Hay, P. J.; Hynes, J. T. J. Phys. Chem. A 2011, 115, 8003-8016
73. Li, X. C.; Chen, G. J.; Schinzel, S.; Siegbahn, P. E. M. Dalton Trans. 2011, 40, 11296-11307
74. Vigara, L.; Ertem, M. Z.; Planas, N.; Bozoglian, F.; Leidel, N.; Dau, H.; Haumann, M.; Gagliardi, L.; Cramer, C. J.; Llobet, A. Chem. Sci. 2012, 3, 2576-2586
75. Romera, C.; Sabater, L.; Garofalo, A.; Dixon, I. M.; Pratviel, G. Inorg. Chem. 2010, 49, 8558-8567
76. Bruker AXS. APEX2 v2009; Madison, WI, 2009.
77. Sheldrick, G. M. SADABS, 2008/1; University of Göttingen: Göttingen, Germany, 2008.
78. Sheldrick, G. M. Acta Crystallogr. 1990, A46, 467-473
79. Sheldrick, G. M. Acta Crystallogr. 2008, A64, 112-122
80. Frisch, M. J.; Gaussian 09, Revision C.01, Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2010.
81. Schäfer, A.; Horn, H.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1992, 97, 2571-2577
82. Schäfer, A.; Huber, C.; Ahlrichs, R. J. Chem. Phys. 1994, 100, 5829-5835
83. Barone, V.; Cossi, M. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 1995-2001
84. Kelly, C. P.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 16066-16081
85. Wang, Y.; Kumar, D.; Yang, C. L.; Han, K. L.; Shaik, S. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 7700-7710