Ultrastable Polymolybdate-Based Metal-Organic Frameworks as Highly Active Electrocatalysts for Hydrogen Generation from Water

Journal of the American Chemical Society

Volumn 137, Issue 22, 2015, Pages 7169-7177

  Qin, Jun Sheng ^a,c   Du, Dong Ying ^a   Guan, Wei ^a   Bo, Xiang Jie ^a   Li, Ya Fei ^b   Guo, Li Ping ^a   Su, Zhong Min ^a   Wang, Yuan Yuan ^a   Lan, Ya Qian ^a,b   Zhou, Hong Cai ^c  

^a NORTHEAST NORMAL UNIVERSITY   (China)

^b NANJING NORMAL UNIVERSITY   (China)

^c TEXAS A AND M UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ELECTROCATALYSTS; HYDROGEN EVOLUTION REACTION; HYDROGEN PRODUCTION; ORGANOMETALLICS; POLYOXOMETALATES; REDOX REACTIONS;

ACIDIC ELECTROLYTES; CATALYTIC CURRENT; ELECTROCATALYTIC ACTIVITY; HYDROGEN GENERATIONS; METALORGANIC FRAMEWORKS (MOFS); OPEN FRAMEWORKS; TETRABUTYLAMMONIUM; THREEDIMENSIONAL (3-D);

METAL-ORGANIC FRAMEWORKS;

ELECTROLYTE; HYDROGEN; METAL ORGANIC FRAMEWORK; MOLYBDIC ACID; TETRABUTYLAMMONIUM; WATER;

AQUEOUS SOLUTION; ARTICLE; CATALYSIS; CATALYST; CURRENT DENSITY; ELECTROCHEMICAL ANALYSIS; HYDROGEN EVOLUTION; OXIDATION REDUCTION REACTION; POLARIZATION; POROSITY;

EID: 84935885333     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jacs.5b02688     Document Type: Article

References (80)

1. Dresselhaus, M. S.; Thomas, I. L. Nature 2001, 414, 332 - 337
2. Turner, J. A. Science 2004, 305, 972 - 974
3. 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
4. Merki, D.; Hu, X. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3878 - 3888
5. Boettcher, S. W.; Warren, E. L.; Putnam, M. C.; Santori, E. A.; Turner-Evans, D.; Kelzenberg, M. D.; Walter, M. G.; McKone, J. R.; Brunschwig, B. S.; Atwater, H. A.; Lewis, N. S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 1216 - 1219
6. Hambourger, M.; Gervaldo, M.; Svedruzic, D.; King, P. W.; Gust, D.; Ghirardi, M.; Moore, A. L.; Moore, T. A. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2015 - 2022
7. Le, G. A.; Artero, V.; Jousselme, B.; Tran, P. D.; Guillet, N.; Métayé, R.; Fihri, A.; Palacin, S.; Fontecave, M. Science 2009, 326, 1384 - 1387
8. Chen, W.-F.; Sasaki, K.; Ma, C.; Frenkel, A. I.; Marinkovic, N.; Muckerman, J. T.; Zhu, Y.; Adzic, R. R. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 6131 - 6135
9. Liu, Y.; Yu, H.; Quan, X.; Chen, S.; Zhao, H.; Zhang, Y. Sci. Rep. 2014, 4, 6843
10. Xiao, P.; Sk, M. A.; Thia, L.; Ge, X.; Lim, R. J.; Wang, J.-Y.; Lim, K. H.; Wang, X. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2624 - 2629
11. Tian, J.; Liu, Q.; Asiri, A. M.; Sun, X. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 7587 - 7590
12. Jiang, P.; Liu, Q.; Liang, Y.; Tian, J.; Asiri, A. M.; Sun, X. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 12855 - 12859
13. Liu, Q.; Tian, J.; Cui, W.; Jiang, P.; Cheng, N.; Asiri, A. M.; Sun, X. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 6710 - 6714
14. Tian, J.; Liu, Q.; Cheng, N.; Asiri, A. M.; Sun, X. Angew. Chem., Int. Ed. 2014, 53, 9577 - 9581
15. Gao, M.-R.; Liang, J.-X.; Zheng, Y.-R.; Xu, Y.-F.; Jiang, J.; Gao, Q.; Li, J.; Yu, S.-H. Nat. Commun. 2015, 6, 5982
16. Tian, J.; Cheng, N.; Liu, Q.; Xing, W.; Sun, X. Angew. Chem., Int. Ed. 2015, 54, 5493 - 5497
17. Jaramillo, T. F.; Jorgensen, K. P.; Bonde, J.; Nielsen, J. H.; Horch, S.; Chorkendorff, I. Science 2007, 317, 100 - 102
18. Lu, Z.; Zhang, H.; Zhu, W.; Yu, X.; Kuang, Y.; Chang, Z.; Lei, X.; Sun, X. Chem. Commun. 2013, 49, 7516 - 7518
19. Lu, Z.; Zhu, W.; Yu, X.; Zhang, H.; Li, Y.; Sun, X.; Wang, X.; Wang, H.; Wang, J.; Luo, J.; Lei, X.; Jiang, L. Adv. Mater. 2014, 26, 2683 - 2687
20. Vrubel, H.; Hu, X. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 12703 - 12706
21. Cao, B.; Veith, G. M.; Neuefeind, J. C.; Adzic, R. R.; Khalifah, P. G. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 19186 - 19192
22. Yan, Y.; Xia, B.; Xu, Z.; Wang, X. ACS Catal. 2014, 4, 1693 - 1705
23. Zhang, J.; Hao, J.; Wei, Y.; Xiao, F.; Yin, P.; Wang, L. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 14 - 15
24. Fang, X.; Kögerler, P.; Furukawa, Y.; Speldrich, M.; Luban, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 5212 - 5216
25. Miras, H. N.; Yan, J.; Long, D.-L.; Cronin, L. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 7403 - 7430
26. Du, D.-Y.; Yan, L.-K.; Su, Z.-M.; Li, S.-L.; Lan, Y.-Q.; Wang, E.-B. Coord. Chem. Rev. 2013, 257, 702 - 717
27. Miras, H. N.; Vilà-Nadal, L.; Cronin, L. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 5679 - 5699
28. Patel, A.; Narkhede, N. Energy Fuels 2012, 26, 6025 - 6032
29. Brahmkhatri, V.; Patel, A. Fuel 2012, 102, 72 - 77
30. Du, D.-Y.; Qin, J.-S.; Wang, T.-T.; Li, S.-L.; Su, Z.-M.; Shao, K.-Z.; Lan, Y.-Q.; Wang, X.-L.; Wang, E.-B. Chem. Sci. 2012, 3, 705 - 710
31. Feng, D.; Gu, Z.-Y.; Li, J.-R.; Jiang, H.-L.; Wei, Z.; Zhou, H.-C. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 10307 - 10310
32. Zhou, H.-C.; Long, J. R.; Yaghi, O. M. Chem. Rev. 2012, 112, 673 - 674
33. Li, M.; Li, D.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Chem. Rev. 2014, 114, 1343 - 1370
34. Lu, W.; Wei, Z.; Gu, Z.; Liu, T.; Park, J.; Park, J.; Tian, J.; Zhang, M.; Zhang, Q.; Gentle, T., III; Bosch, M.; Zhou, H.-C. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 5561 - 5593
35. Jahan, M.; Liu, Z.; Loh, K. P. Adv. Funct. Mater. 2013, 23, 5363 - 5372
36. Gong, Y.; Shi, H.-F.; Jiang, P.-G.; Hua, W.; Lin, J.-H. Cryst. Growth Des. 2014, 14, 649 - 657
37. Du, D.-Y.; Qin, J.-S.; Li, S.-L.; Su, Z.-M.; Lan, Y.-Q. Chem. Soc. Rev. 2014, 43, 4615 - 4632
38. Nohra, B.; Moll, H. E.; Albelo, L. M. R.; Mialane, P.; Marrot, J.; Mellot-Draznieks, C.; O'Keeffe, M.; Biboum, R. N.; Lemaire, J.; Keita, B.; Nadjo, L.; Dolbecq, A. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 13363 - 13374
39. Rousseau, G.; Rodriguez-Albelo, L. M.; Salomon, W.; Mialane, P.; Marrot, J.; Donngmene, F.; Mbomekallé, I.; de Oliveira, P.; Dolbecq, A. Cryst. Growth Des. 2015, 15, 449 - 456
40. Mialane, P.; Dolbecq, A.; Lisnard, L.; Mallard, A.; Marrot, J.; Sécheresse, F. Angew. Chem., Int. Ed. 2002, 41, 2398 - 2401
41. Dolbecq, A.; Mialane, P.; Lisnard, L.; Marrot, J.; Sécheresse, F. Chem.-Eur. J. 2003, 9, 2914 - 2920
42. Dolbecq, A.; Mellot-Draznieks, C.; Mialane, P.; Marrot, J.; Férey, G.; Sécheresse, F. Eur. J. Inorg. Chem. 2005, 3009 - 3018
43. Rodriguez-Albelo, L. M.; Ruiz-Salvador, A. R.; Sampieri, A.; Lewis, D. W.; Gómez, A.; Nohra, B.; Mialane, P.; Marrot, J.; Sécheresse, F.; Mellot-Draznieks, C.; Biboum, R. N.; Keita, B.; Nadjo, L.; Dolbecq, A. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 16078 - 16087
44. Rodriguez-Albelo, L. M.; Ruiz-Salvador, A. R.; Lewis, D. W.; Gómez, A.; Mialane, P.; Marrot, J.; Dolbecq, A.; Sampieri, A.; Mellot-Draznieks, C. Phys. Chem. Chem. Phys. 2010, 12, 8632 - 8639
45. Wang, W.; Xu, L.; Gao, G.; Liu, L.; Liu, X. CrystEngComm 2009, 11, 2488 - 2493
46. Chae, H. K.; Siberio-Pérez, D. Y.; Kim, J.; Go, Y.; Eddaoudi, M.; Matzger, A. J.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Nature 2004, 427, 523 - 527
47. Zheng, S.-T.; Wu, T.; Chou, C.; Fuhr, A.; Feng, P.; Bu, X. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4517 - 4520
48. He, W.; Li, S.; Yang, G.; Lan, Y.; Su, Z.; Fu, Q. Chem. Commun. 2012, 48, 10001 - 10003
49. Du, D.; Qin, J.; Li, Y.; Li, S.; Lan, Y.; Wang, X.; Shao, K.; Su, Z.; Wang, E. Chem. Commun. 2011, 47, 2832 - 2834
50. Du, D.; Qin, J.; Wang, C.; Liu, X.; Li, S.; Su, Z.; Wang, X.; Lan, Y.; Wang, E. J. Mater. Chem. 2012, 22, 21040 - 21044
51. Delgado-Friedrichs, O.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Acta Crystallogr. 2006, A62, 350 - 355
52. Dybtsev, D. N.; Chun, H.; Kim, K. Chem. Commun. 2004, 1594 - 1595
53. El-Kaderi, H. M.; Hunt, J. R.; Mendoza-Cortés, J. L.; Coîté, A. P.; Taylor, R. E.; O'Keeffe, M.; Yaghi, O. M. Science 2007, 316, 268 - 272
54. Jiang, H.-L.; Makal, T. A.; Zhou, H.-C. Coord. Chem. Rev. 2013, 257, 2232 - 2249
55. Su, S.; Wang, S.; Song, X.; Song, S.; Qin, C.; Zhu, M.; Hao, Z.; Zhao, S.; Zhang, H. Dalton Trans. 2012, 41, 4772 - 4779
56. Jiang, H.; Feng, D.; Wang, K.; Gu, Z.; Wei, Z.; Chen, Y.; Zhou, H. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 13934 - 13938
57. Du, D.; Qin, J.; Sun, Z.; Yan, L.; O'Keeffe, M.; Su, Z.; Li, S.; Wang, X.; Wang, X.; Lan, Y. Sci. Rep. 2013, 3, 2616
58. Zhang, S.-M.; Chang, Z.; Hu, T.-L.; Bu, X.-H. Inorg. Chem. 2010, 49, 11581 - 11586
59. Qin, J.-S.; Du, D.-Y.; Li, W.-L.; Zhang, J.-P.; Li, S.-L.; Su, Z.-M.; Wang, X.-L.; Xu, Q.; Shao, K.-Z.; Lan, Y.-Q. Chem. Sci. 2012, 3, 2114 - 2118
60. Xing, Z.; Liu, Q.; Asiri, A. M.; Sun, X. Adv. Mater. 2014, 26, 5702 - 5707
61. Liao, L.; Wang, S.; Xiao, J.; Bian, X.; Zhang, Y.; Scanlon, M. D.; Hu, X.; Tang, Y.; Liu, B.; Girault, H. H. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 387 - 392
62. Ernst, F. O.; Bchel, R.; Strobel, R.; Pratsinis, S. E. Chem. Mater. 2008, 20, 2117 - 2123
63. Gu, M.; Li, Y.; Li, X. L.; Hu, S. Y.; Zhang, X. W.; Xu, W.; Thevuthasan, S.; Baer, D. R.; Zhang, J. G.; Liu, J.; Wang, C. M. ACS Nano 2012, 6, 8439 - 8447
64. Bo, X.; Zhu, L.; Wang, G.; Guo, L. J. Mater. Chem. 2012, 22, 5758 - 5763
65. Qian, L.; Yang, X. R. Electrochem. Commun. 2005, 7, 547 - 551
66. Cheng, L.; Zhang, X. M.; Xi, X. D.; Dong, S. J. J. Electroanal. Chem. 1996, 407, 97 - 103
67. Keita, B.; Belhouari, A.; Nadjo, L.; Contant, R. J. Electroanal. Chem. 1995, 381, 243 - 250
68. Xie, J.; Zhang, H.; Li, S.; Wang, R.; Sun, X.; Zhou, M.; Zhou, J.; Lou, X. W.; Xie, Y. Adv. Mater. 2013, 25, 5807 - 5813
69. Wang, T.; Liu, L.; Zhu, Z.; Papakonstantinou, P.; Hu, J.; Liu, H.; Li, M. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 625 - 633
70. Li, Y. G.; Wang, H. L.; Xie, L. M.; Liang, Y. Y.; Hong, G. S.; Dai, H. J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 7296 - 7299
71. Tran, P. D.; Nguyen, M.; Pramana, S. S.; Bhattacharjee, A.; Chiam, S. Y.; Fize, J.; Field, M. J.; Artero, V.; Wong, L. H.; Loo, J.; Barber, J. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 8912 - 8916
72. Kong, D.; Wang, H.; Cha, J. J.; Pasta, M.; Koski, K. J.; Yao, J.; Cui, Y. Nano Lett. 2013, 13, 1341 - 1347
73. Youn, D. H.; Han, S.; Kim, J. Y.; Kim, J. Y.; Park, H.; Choi, S. H.; Lee, J. S. ACS Nano 2014, 8, 5164 - 5173
74. Hinnemann, B.; Moses, P. G.; Bonde, J.; Jørgensen, K. P.; Nielsen, J. H.; Horch, S.; Chorkendorff, I.; Nørskov, J. K. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5308 - 5309
75. Guo, C.; Zhang, L.; Miao, J.; Zhang, J.; Li, C. M. Adv. Energy Mater. 2013, 3, 167 - 171
76. Sheldrick, G. M. SHELXS-97, Programs for X-ray Crystal Structure Solution; University of Göttingen: Göttingen, Germany, 1997.
77. Sheldrick, G. M. SHELXL-97, Programs for X-ray Crystal Structure Refinement; University of Göttingen: Göttingen, Germany, 1997.
78. Farrugia, L. J. WINGX, A Windows Program for Crystal Structure Analysis; University of Glasgow: Glasgow, UK, 1988.
79. van der Sluis, P.; Spek, A. L. Acta Crystallogr., Sect. A 1990, 46, 194 - 201
80. Luo, W.; Yang, Z.; Li, Z.; Zhang, J.; Liu, J.; Zhao, Z.; Wang, Z.; Yan, S.; Yu, T.; Zou, Z. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 4046 - 4051