Electrochemical activation of Cp∗ iridium complexes for electrode-driven water-oxidation catalysis

Journal of the American Chemical Society

Volumn 136, Issue 39, 2014, Pages 13826-13834

  Thomsen, Julianne M ^a   Sheehan, Stafford W ^a   Hashmi, Sara M ^b   Campos, Jesús ^a   Hintermair, Ulrich ^a,c   Crabtree, Robert H ^a   Brudvig, Gary W ^a  

^a YALE UNIVERSITY   (United States)

^b Yale University   (United States)

^c UNIVERSITY OF BATH   (United Kingdom)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CATALYSIS; CHEMICAL ACTIVATION; IRIDIUM; IRIDIUM COMPOUNDS; MOLECULAR STRUCTURE; ORGANOMETALLICS; OXIDATION;

CHEMICAL OXIDANTS; ELECTROCHEMICAL ACTIVATION; ELECTROCHEMICAL METHODS; FARADAIC EFFICIENCIES; MOLECULAR SPECIES; OXIDATION CATALYSIS; OXIDATION CATALYSTS; PHOTOELECTROCHEMICALS;

ELECTROCHEMICAL ELECTRODES;

BIPYRIDINE; CHELATE; IRIDIUM COMPLEX; OXYGEN; WATER;

AQUEOUS SOLUTION; ARTICLE; CATALYSIS; CATALYST; CONTROLLED STUDY; ELECTROCHEMISTRY; ELECTRODE; ELECTROLYSIS; LIGHT; LIGHT SCATTERING; OXIDATION; OXYGEN EVOLUTION; SCANNING ELECTRON MICROSCOPY;

EID: 84949115712     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/ja5068299     Document Type: Article

References (65)

1. Lewis, N. S.; Nocera, D. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2006, 103, 15729
2. Blankenship, R. E.; Tiede, D. M.; Barber, J.; Brudvig, G. W.; Fleming, G.; Ghirardi, M.; Gunner, M. R.; Junge, W.; Kramer, D. M.; Melis, A.; Moore, T. A.; Moser, C. C.; Nocera, D. G.; Nozik, A. J.; Ort, D. R.; Parson, W. W.; Prince, R. C.; Sayre, R. T. Science 2011, 332, 805
3. Meyer, T. J. Acc. Chem. Res. 1989, 22, 163
4. Alstrum-Acevedo, J. H.; Brennaman, M. K.; Meyer, T. J. Inorg. Chem. 2005, 44, 6802
5. Gust, D.; Moore, T. A.; Moore, A. L. Acc. Chem. Res. 2009, 42, 1890
6. Yagi, M.; Kaneko, M. Chem. Rev. 2001, 101, 21
7. Wasylenko, D. J.; Palmer, R. D.; Berlinguette, C. P. Chem. Commun. 2013, 49, 218
8. Yagi, M.; Syouji, A.; Yamada, S.; Komi, M.; Yamazaki, H.; Tajima, S. Photochem. Photobiol. Sci. 2009, 8, 139
9. Molecular Water-oxidation Catalysis: A Key Topic for New Sustainable Energy Conversion Schemes; Llobet, A., Ed.; John Wiley & Sons, Ltd.: Chichester, UK, 2014.
10. 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
11. 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
12. Parent, A. R.; Brewster, T. P.; De Wolf, W.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W. Inorg. Chem. 2012, 51, 6147
13. Hintermair, U.; Hashmi, S. M.; Elimelech, M.; Crabtree, R. H. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 9785
14. Grotjahn, D. B.; Brown, D. B.; Martin, J. K.; Marelius, D. C.; Abadjian, M.-C.; Tran, H. N.; Kalyuzhny, G.; Vecchio, K. S.; Specht, Z. G.; Cortes-Llamas, S. A.; Miranda-Soto, V.; van Niekerk, C.; Moore, C. E.; Rheingold, A. L. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 19024
15. Savini, A.; Belanzoni, P.; Bellachioma, G.; Zuccaccia, C.; Zuccaccia, D.; Macchioni, A. Green Chem. 2011, 13, 3360
16. Zuccaccia, C.; Bellachioma, G.; Bolaño, S.; Rocchigiani, L.; Savini, A.; Macchioni, A. Eur. J. Inorg. Chem. 2012, 2012, 1462
17. Wang, C.; Wang, J.-L.; Lin, W. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 19895
18. Park-Gehrke, L. S.; Freudenthal, J.; Kaminsky, W.; DiPasquale, A. G.; Mayer, J. M. Dalton Trans. 2009, 1972
19. Ingram, A. J.; Wolk, A. B.; Flender, C.; Zhang, J.; Johnson, C. J.; Hintermair, U.; Crabtree, R. H.; Johnson, M. A.; Zare, R. N. Inorg. Chem. 2014, 53, 423
20. Hintermair, U.; Sheehan, S. W.; Parent, A. R.; Ess, D. H.; Richens, D. T.; Vaccaro, P. H.; Brudvig, G. W.; Crabtree, R. H. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 10837
21. Harriman, A.; Thomas, J. M.; Millward, G. R. New J. Chem. 1987, 11, 757
22. Castillo-Blum, S. E.; Richens, D. T.; Sykes, A. G. Chem. Commun. 1986, 1120
23. Castillo-Blum, S. E.; Richens, D. T.; Sykes, A. G. Inorg. Chem. 1989, 28, 954
24. Nakagawa, T.; Beasley, C. A.; Murray, R. W. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 12958
25. Gambardella, A. A.; Bjorge, N. S.; Alspaugh, V. K.; Murray, R. W. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 21659
26. Zhao, Y. X.; Hernandez-Pagan, E. A.; Vargas-Barbosa, N. M.; Dysart, J. L.; Mallouk, T. E. J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 402
27. Hong, D.; Murakami, M.; Yamada, Y.; Fukuzumi, S. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 5708
28. Crabtree, R. H. Chem. Rev. 2012, 112, 1536
29. Schley, N. D.; Blakemore, J. D.; Subbaiyan, N. K.; Incarvito, C. D.; D'Souza, F.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10473
30. Codolà, Z.; M S Cardoso, J.; Royo, B.; Costas, M.; Lloret-Fillol, J. Chem.-Eur. J. 2013, 19, 7203
31. Blakemore, J. D., California Institute of Technology, Pasadena, CA, personal communication, 2014.
32. Young, K. J.; Martini, L. A.; Milot, R. L.; Snoeberger, R. C.; Batista, V. S.; Schmuttenmaer, C. A.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W. Coord. Chem. Rev. 2012, 256, 2503
33. Hetterscheid, D. G. H.; Reek, J. N. H. Eur. J. Inorg. Chem. 2014, 2014, 742
34. Ikeda-Ohno, A.; Tsushima, S.; Hennig, C.; Yaita, T.; Bernhard, G. Dalton Trans. 2012, 41, 7190
35. Wasylenko, D. J.; Ganesamoorthy, C.; Henderson, M. A.; Berlinguette, C. P. Inorg. Chem. 2011, 50, 3662
36. Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical methods: fundamentals and applications, 2 nd ed.; Wiley: New York, 2001.
37. Barnett, S. M.; Goldberg, K. I.; Mayer, J. M. Nat. Chem. 2012, 4, 498
38. Wang, D.; Groves, J. T. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2013, 110, 15579
39. Pourbaix, M. Atlas of electrochemical equilibria in aqueous solutions; National Association of Corrosion Engineers: Houston, TX, 1974.
40. Ghosh, P. K.; Brunschwig, B. S.; Chou, M.; Creutz, C.; Sutin, N. J. Am. Chem. Soc. 1984, 106, 4772
41. Liu, F.; Concepcion, J. J.; Jurss, J. W.; Cardolaccia, T.; Templeton, J. L.; Meyer, T. J. Inorg. Chem. 2008, 47, 1727
42. Hurst, J. K. Coord. Chem. Rev. 2005, 249, 313
43. Depasquale, J.; Nieto, I.; Reuther, L. E.; Herbst-Gervasoni, C. J.; Paul, J. J.; Mochalin, V.; Zeller, M.; Thomas, C. M.; Addison, A. W.; Papish, E. T. Inorg. Chem. 2013, 52, 9175
44. Zhang, T.; deKrafft, K. E.; Wang, J.-L.; Wang, C.; Lin, W. Eur. J. Inorg. Chem. 2014, 2014, 698
45. Limburg, B.; Bouwman, E.; Bonnet, S. Coord. Chem. Rev. 2012, 256, 1451
46. Parent, A. R.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 2247
47. Costentin, C.; Drouet, S.; Robert, M.; Savéant, J.-M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11235
48. Blakemore, J. D.; Schley, N. D.; Olack, G. W.; Incarvito, C. D.; Brudvig, G. W.; Crabtree, R. H. Chem. Sci. 2011, 2, 94
49. Kushner-Lenhoff, M. N.; Blakemore, J. D.; Schley, N. D.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W. Dalton Trans. 2013, 42, 3617
50. Sheehan, S. W.; Thomsen, J. M.; Hintermair, U.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W.; Schmuttenmaer, C. A.; submitted.
51. Fourmond, V.; Jacques, P.-A.; Fontecave, M.; Artero, V. Inorg. Chem. 2010, 49, 10338
52. Zhang, T.; Wang, C.; Liu, S.; Wang, J.-L.; Lin, W. J. Am. Chem. Soc. 2013, 136, 273
53. Tamaki, Y.; Vannucci, A. K.; Dares, C. J.; Binstead, R. A.; Meyer, T. J. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 6854
54. Hara, M.; Waraksa, C. C.; Lean, J. T.; Lewis, B. A.; Mallouk, T. E. J. Phys. Chem. A 2000, 104, 5275
55. Hoertz, P. G.; Kim, Y.-I.; Youngblood, W. J.; Mallouk, T. E. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 6845
56. Ticknor, K. V.; Cho, Y. H. J. Radioanal. Nucl. Chem. 1990, 140, 75
57. Pecht, I.; Luz, Z. J. Am. Chem. Soc. 1965, 87, 4068
58. Connelly, N. G.; Geiger, W. E. Chem. Rev. 1996, 96, 877
59. Turlington, C. R.; White, P. S.; Brookhart, M.; Templeton, J. L. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 3981
60. Naorem, H.; Devi, S. D. Spectrochim. Acta Part A, Mol. Biomol. Spectrosc. 2013, 101, 67
61. Nakagawa, T.; Bjorge, N. S.; Murray, R. W. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 15578
62. Lewandowska-Andralojc, A.; Polyansky, D. E.; Wang, C. H.; Wang, W. H.; Himeda, Y.; Fujita, E. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 11976
63. Li, N.; Shi, L.; Wang, X.; Guo, F.; Yan, C. Int. J. Anal. Chem. 2011, 2011 130102
64. Cady, C. W.; Shinopoulos, K. E.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W. Dalton Trans. 2010, 39, 3985
65. Truesdale, G. A.; Downing, A. L. Nature 1954, 173, 1236