Solution structures of highly active molecular ir water-oxidation catalysts from density functional theory combined with high-energy X-ray scattering and EXAFS spectroscopy

Journal of the American Chemical Society

Volumn 138, Issue 17, 2016, Pages 5511-5514

  Yang, Ke R ^a   Matula, Adam J ^a   Kwon, Gihan ^b   Hong, Jiyun ^c   Sheehan, Stafford W ^a,d   Thomsen, Julianne M ^a   Brudvig, Gary W ^a   Crabtree, Robert H ^a   Tiede, David M ^b   Chen, Lin X ^b,c   Batista, Victor S ^a  

^a YALE UNIVERSITY   (United States)

^b ARGONNE NATIONAL LABORATORY   (United States)

^c NORTHWESTERN UNIVERSITY   (United States)

^d Catalytic Innovations LLC   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

CATALYSTS; DIMERS; ELECTRON SPIN RESONANCE SPECTROSCOPY; ELECTROPHORESIS; EXTENDED X RAY ABSORPTION FINE STRUCTURE SPECTROSCOPY; IRIDIUM; NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; OXIDATION; WATER ABSORPTION; X RAY ABSORPTION; X RAY SCATTERING;

CATALYST PRECURSORS; CATALYTIC SYSTEM; EXTENDED XRAY ABSORPTION FINE STRUCTURE (EXAFS) SPECTROSCOPIES; HIGH-ENERGY X-RAY SCATTERINGS; IN-SITU TECHNIQUES; PARTIAL OXIDATIONS; SOLUTION STRUCTURES; WATER OXIDATION CATALYSTS;

DENSITY FUNCTIONAL THEORY;

DIMER; WATER;

ABSORPTION; ARTICLE; CATALYST; CHEMICAL STRUCTURE; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; ELECTRON SPIN RESONANCE; ELECTROPHORESIS; METHODOLOGY; OXIDATION; PROTON NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE; SPECTROSCOPY; WATER OXIDATION; X RAY ABSORPTION FINE STRUCTURE SPECTROSCOPY; X RAY CRYSTALLOGRAPHY;

EID: 84968902236     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jacs.6b01750     Document Type: Article

References (41)

1. Kärkäs, M. D.; Verho, O.; Johnston, E. V.; Åkermark, B. Chem. Rev. 2014, 114, 11863.
2. Blakemore, J. D.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W. Chem. Rev. 2015, 115, 12974.
3. 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.
4. 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.
5. Lalrempuia, R.; McDaniel, N. D.; Müller-Bunz, H.; Bernhard, S.; Albrecht, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 9765.
6. Savini, A.; Bellachioma, G.; Ciancaleoni, G.; Zuccaccia, C.; Zuccaccia, D.; Macchioni, A. Chem. Commun. 2010, 46, 9218.
7. 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.
8. Savini, A.; Belanzoni, P.; Bellachioma, G.; Zuccaccia, C.; Zuccaccia, D.; Macchioni, A. Green Chem. 2011, 13, 3360.
9. Hetterscheid, D. G. H.; Reek, J. N. H. Chem. Commun. 2011, 47, 2712.
10. Bucci, A.; Savini, A.; Rocchigiani, L.; Zuccaccia, C.; Rizzato, S.; Albinati, A.; Llobet, A.; Macchioni, A. Organometallics 2012, 31, 8071.
11. Hintermair, U.; Hashmi, S. M.; Elimelech, M.; Crabtree, R. H. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 9785.
12. Hong, D.; Murakami, M.; Yamada, Y.; Fukuzumi, S. Energy Environ. Sci. 2012, 5, 5708.
13. Vagnini, M. T.; Smeigh, A. L.; Blakemore, J. D.; Eaton, S. W.; Schley, N. D.; D'Souza, F.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W.; Co, D. T.; Wasielewski, M. R. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 15651.
14. Zuccaccia, C.; Bellachioma, G.; Bolanõ, S.; Rocchigiani, L.; Savini, A.; Macchioni, A. Eur. J. Inorg. Chem. 2012, 2012, 1462.
15. Blakemore, J. D.; Mara, M. W.; Kushner-Lenhoff, M. N.; Schley, N. D.; Konezny, S. J.; Rivalta, I.; Negre, C. F. A.; Snoeberger, R. C.; Kokhan, O.; Huang, J.; Stickrath, A.; Tran, L. A.; Parr, M. L.; Chen, L. X.; Tiede, D. M.; Batista, V. S.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W. Inorg. Chem. 2013, 52, 1860.
16. Badia-Bou, L.; Mas-Marza, E.; Rodenas, P.; Barea, E. M.; Fabregat-Santiago, F.; Gimenez, S.; Peris, E.; Bisquert, J. J. Phys. Chem. C 2013, 117, 3826.
17. Codolà, Z.; M, S.; Cardoso, J.; Royo, B.; Costas, M.; Lloret-Fillol, J. Chem.-Eur. J. 2013, 19, 7203.
18. 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.
19. Lewandowska-Andralojc, A.; Polyansky, D. E.; Wang, C.-H.; Wang, W.-H.; Himeda, Y.; Fujita, E. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 11976.
20. Thomsen, J. M.; Sheehan, S. W.; Hashmi, S. M.; Campos, J.; Hintermair, U.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 13826.
21. Woods, J. A.; Lalrempuia, R.; Petronilho, A.; McDaniel, N. D.; Muller-Bunz, H.; Albrecht, M.; Bernhard, S. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 2316.
22. Zuccaccia, C.; Bellachioma, G.; Bortolini, O.; Bucci, A.; Savini, A.; Macchioni, A. Chem.-Eur. J. 2014, 20, 3446.
23. Moonshiram, D.; Jurss, J. W.; Concepcion, J. J.; Zakharova, T.; Alperovich, I.; Meyer, T. J.; Pushkar, Y. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 4625.
24. Okamoto, K.; Miyawaki, J.; Nagai, K.; Matsumura, D.; Nojima, A.; Yokoyama, T.; Kondoh, H.; Ohta, T. Inorg. Chem. 2003, 42, 8682.
25. Risch, M.; Khare, V.; Zaharieva, I.; Gerencser, L.; Chernev, P.; Dau, H. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 6936.
26. Kanan, M. W.; Yano, J.; Surendranath, Y.; DincǍ, M.; Yachandra, V. K.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 13692.
27. Mattioli, G.; Zaharieva, I.; Dau, H.; Guidoni, L. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 10254.
28. Du, P.; Kokhan, O.; Chapman, K. W.; Chupas, P. J.; Tiede, D. M. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11096.
29. Huang, J.; Blakemore, J. D.; Fazi, D.; Kokhan, O.; Schley, N. D.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W.; Tiede, D. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2014, 16, 1814.
30. Stephens, P. J.; Devlin, F. J.; Chabalowski, C. F.; Frisch, M. J. J. Phys. Chem. 1994, 98, 11623.
31. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Scalmani, G.; Barone, V.; Mennucci, B.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Caricato, M.; Li, X.; Hratchian, H. P.; Izmaylov, A. F.; Bloino, J.; Zheng, G.; Sonnenberg, J. L.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Vreven, T.; Montgomery, J. A., Jr.; Peralta, J. E.; Ogliaro, F.; Bearpark, M.; Heyd, J. J.; Brothers, E.; Kudin, K. N.; Staroverov, V. N.; Kobayashi, R.; Normand, J.; Raghavachari, K.; Rendell, A.; Burant, J. C.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Cossi, M.; Rega, N.; Millam, J. M.; Klene, M.; Knox, J. E.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Martin, R. L.; Morokuma, K.; Zakrzewski, V. G.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Farkas, Ö.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cioslowski, J.; Fox, D. J. Gaussian 09, Rev. D01; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT, 2009.
32. Tomasi, J.; Mennucci, B.; Cammi, R. Chem. Rev. 2005, 105, 2999.
33. Grimme, S. J. Comput. Chem. 2006, 27, 1787.
34. Rehr, J. J.; Albers, R. C. Rev. Mod. Phys. 2000, 72, 621.
35. Newville, M. J. Synchrotron Radiat. 2001, 8, 322.
36. Sheehan, S. W.; Thomsen, J. M.; Hintermair, U.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W.; Schmuttenmaer, C. A. Nat. Commun. 2015, 6, 6469.
37. Thomsen, J. M.; Huang, D. L.; Crabtree, R. H.; Brudvig, G. W. Dalton Trans. 2015, 44, 12452.
38. Diaz-Morales, O.; Hersbach, T. J. P.; Hetterscheid, D. G. H.; Reek, J. N. H.; Koper, M. T. M. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 10432.
39. Gilbert, J. A.; Eggleston, D. S.; Murphy, W. R.; Geselowitz, D. A.; Gersten, S. W.; Hodgson, D. J.; Meyer, T. J. J. Am. Chem. Soc. 1985, 107, 3855.
40. Yang, X.; Baik, M.-H. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 7476.
41. Liu, F.; Concepcion, J. J.; Jurss, J. W.; Cardolaccia, T.; Templeton, J. L.; Meyer, T. J. Inorg. Chem. 2008, 47, 1727.