Catalytic Light-Driven Generation of Hydrogen from Water by Iron Dithiolene Complexes

Journal of the American Chemical Society

Volumn 138, Issue 36, 2016, Pages 11654-11663

  Lv, Hongjin ^a   Ruberu, T Purnima A ^a   Fleischauer, Valerie E ^a   Brennessel, William W ^a   Neidig, Michael L ^a   Eisenberg, Richard ^a  

^a UNIVERSITY OF ROCHESTER   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ASCORBIC ACID; CATALYSTS; HYDROGEN PRODUCTION; IRON COMPOUNDS; LIGHT; PHOTOSENSITIZERS; SYNTHESIS (CHEMICAL);

ARTIFICIAL PHOTOSYNTHETIC SYSTEMS; BENZENEDITHIOLATE; ELECTRON-DONATING; HYDROGEN EVOLUTION; MOLECULAR CATALYSTS; REDUCTION POTENTIAL; SYNTHESIS AND CHARACTERIZATIONS; VISIBLE-LIGHT IRRADIATION;

CATALYST ACTIVITY;

ASCORBIC ACID; BIS(BENZENEDITHIOLATE); CADMIUM SELENIDE; FERRIC ION; HYDROGEN; LIGAND; PHOTOSENSITIZING AGENT; TETRABUTYLAMMONIUM; UNCLASSIFIED DRUG; WATER;

ARTICLE; CATALYSIS; CHEMICAL STRUCTURE; CONTROLLED STUDY; ELECTRON TRANSPORT; HYDROGEN EVOLUTION; IRRADIATION; LIGHT EXPOSURE; OXIDATION REDUCTION POTENTIAL; PHOTOSYNTHESIS; REDUCTION KINETICS; SOLAR ENERGY; SURFACE PROPERTY; SYNTHESIS;

EID: 84987817189     PISSN: 00027863     EISSN: 15205126     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jacs.6b05040     Document Type: Article

References (70)

1. Graetzel, M. Acc. Chem. Res. 1981, 14, 376 10.1021/ar00072a003
2. Lewis, N. S.; Nocera, D. G. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2006, 103, 15729 10.1073/pnas.0603395103
3. Gray, H. B. Nat. Chem. 2009, 1, 7 10.1038/nchem.141
4. Eisenberg, R. Science 2009, 324, 44 10.1126/science.1172247
5. Lv, H.; Geletii, Y. V.; Zhao, C.; Vickers, J. W.; Zhu, G.; Luo, Z.; Song, J.; Lian, T.; Musaev, D. G.; Hill, C. L. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 7572 10.1039/c2cs35292c
6. Lehn, J. M.; Sauvage, J. P. Nouv. J. Chim. 1977, 1, 449
7. Kalyanasundaram, K.; Kiwi, J.; Grätzel, M. Helv. Chim. Acta 1978, 61, 2720 10.1002/hlca.19780610740
8. Brown, G. M.; Brunschwig, B. S.; Creutz, C.; Endicott, J. F.; Sutin, N. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 1298 10.1021/ja00499a051
9. DeLaive, P. J.; Sullivan, B. P.; Meyer, T. J.; Whitten, D. G. J. Am. Chem. Soc. 1979, 101, 4007 10.1021/ja00508a070
10. Streich, D.; Astuti, Y.; Orlandi, M.; Schwartz, L.; Lomoth, R.; Hammarstroem, L.; Ott, S. Chem.-Eur. J. 2010, 16, 60 10.1002/chem.200902489
11. Li, X.; Wang, M.; Chen, L.; Wang, X.; Dong, J.; Sun, L. ChemSusChem 2012, 5, 913 10.1002/cssc.201100490
12. Berggren, G.; Adamska, A.; Lambertz, C.; Simmons, T. R.; Esselborn, J.; Atta, M.; Gambarelli, S.; Mouesca, J. M.; Reijerse, E.; Lubitz, W.; Happe, T.; Artero, V.; Fontecave, M. Nature 2013, 499, 66 10.1038/nature12239
13. Artero, V.; Saveant, J.-M. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 3808 10.1039/C4EE01709A
14. Fihri, A.; Artero, V.; Razavet, M.; Baffert, C.; Leibl, W.; Fontecave, M. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 564 10.1002/anie.200702953
15. Lazarides, T.; McCormick, T.; Du, P.; Luo, G.; Lindley, B.; Eisenberg, R. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 9192 10.1021/ja903044n
16. McNamara, W. R.; Han, Z.; Alperin, P. J.; Brennessel, W. W.; Holland, P. L.; Eisenberg, R. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 15368 10.1021/ja207842r
17. Zhang, P.; Jacques, P.-A.; Chavarot-Kerlidou, M.; Wang, M.; Sun, L.; Fontecave, M.; Artero, V. Inorg. Chem. 2012, 51, 2115 10.1021/ic2019132
18. Singh, W. M.; Baine, T.; Kudo, S.; Tian, S.; Ma, X. A. N.; Zhou, H.; DeYonker, N. J.; Pham, T. C.; Bollinger, J. C.; Baker, D. L.; Yan, B.; Webster, C. E.; Zhao, X. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 5941 10.1002/anie.201200082
19. Khnayzer, R. S.; Thoi, V. S.; Nippe, M.; King, A. E.; Jurss, J. W.; El Roz, K. A.; Long, J. R.; Chang, C. J.; Castellano, F. N. Energy Environ. Sci. 2014, 7, 1477 10.1039/c3ee43982h
20. Helm, M. L.; Stewart, M. P.; Bullock, R. M.; DuBois, M. R.; DuBois, D. L. Science 2011, 333, 863 10.1126/science.1205864
21. Small, Y. A.; DuBois, D. L.; Fujita, E.; Muckerman, J. T. Energy Environ. Sci. 2011, 4, 3008 10.1039/c1ee01170g
22. Han, Z.; Qiu, F.; Eisenberg, R.; Holland, P. L.; Krauss, T. D. Science 2012, 338, 1321 10.1126/science.1227775
23. Han, Z.; McNamara, W. R.; Eum, M.-S.; Holland, P. L.; Eisenberg, R. Angew. Chem., Int. Ed. 2012, 51, 1667 10.1002/anie.201107329
24. Han, Z.; Shen, L.; Brennessel, W. W.; Holland, P. L.; Eisenberg, R. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 14659 10.1021/ja405257s
25. Lv, H.; Guo, W.; Wu, K.; Chen, Z.; Bacsa, J.; Musaev, D. G.; Geletii, Y. V.; Lauinger, S. M.; Lian, T.; Hill, C. L. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 14015 10.1021/ja5084078
26. Lv, H.; Chi, Y.; van Leusen, J.; Kögerler, P.; Chen, Z.; Bacsa, J.; Geletii, Y. V.; Guo, W.; Lian, T.; Hill, C. L. Chem.-Eur. J. 2015, 21, 17363 10.1002/chem.201503010
27. Karunadasa, H. I.; Chang, C. J.; Long, J. R. Nature 2010, 464, 1329 10.1038/nature08969
28. Karunadasa, H. I.; Montalvo, E.; Sun, Y.; Majda, M.; Long, J. R.; Chang, C. J. Science 2012, 335, 698 10.1126/science.1215868
29. Hawecker, J.; Lehn, J. M.; Ziessel, R. Nouv. J. Chim. 1983, 7, 271
30. Collin, J. P.; Sauvage, J. P. Coord. Chem. Rev. 1989, 93, 245 10.1016/0010-8545(89)80018-9
31. McCormick, T. M.; Han, Z.; Weinberg, D. J.; Brennessel, W. W.; Holland, P. L.; Eisenberg, R. Inorg. Chem. 2011, 50, 10660 10.1021/ic2010166
32. Das, A.; Han, Z.; Haghighi, M. G.; Eisenberg, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2013, 110, 16716 10.1073/pnas.1316755110
33. Das, A.; Han, Z.; Brennessel, W. W.; Holland, P. L.; Eisenberg, R. ACS Catal. 2015, 5, 1397 10.1021/acscatal.5b00045
34. Ruberu, T. P. A.; Dong, Y.; Das, A.; Eisenberg, R. ACS Catal. 2015, 5, 2255 10.1021/cs5021035
35. Amirav, L.; Alivisatos, A. P. J. Phys. Chem. Lett. 2010, 1, 1051 10.1021/jz100075c
36. Brown, K. A.; Dayal, S.; Ai, X.; Rumbles, G.; King, P. W. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 9672 10.1021/ja101031r
37. Brown, K. A.; Wilker, M. B.; Boehm, M.; Dukovic, G.; King, P. W. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 5627 10.1021/ja2116348
38. Wang, F.; Wang, W.-G.; Wang, X.-J.; Wang, H.-Y.; Tung, C.-H.; Wu, L.-Z. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 3193 10.1002/anie.201006352
39. Zhu, H.; Song, N.; Lv, H.; Hill, C. L.; Lian, T. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11701 10.1021/ja303698e
40. Wang, F.; Liang, W.-J.; Jian, J.-X.; Li, C.-B.; Chen, B.; Tung, C.-H.; Wu, L.-Z. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 8134 10.1002/anie.201303110
41. Li, C.-B.; Li, Z.-J.; Yu, S.; Wang, G.-X.; Wang, F.; Meng, Q.-Y.; Chen, B.; Feng, K.; Tung, C.-H.; Wu, L.-Z. Energy Environ. Sci. 2013, 6, 2597 10.1039/c3ee40992a
42. Wu, K.; Chen, Z.; Lv, H.; Zhu, H.; Hill, C. L.; Lian, T. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 7708 10.1021/ja5023893
43. Shemesh, Y.; Macdonald, J. E.; Menagen, G.; Banin, U. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 1185 10.1002/anie.201006407
44. McNamara, W. R.; Han, Z.; Yin, C.-J.; Brennessel, W. W.; Holland, P. L.; Eisenberg, R. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 15594 10.1073/pnas.1120757109
45. Sproules, S.; Wieghardt, K. Coord. Chem. Rev. 2010, 254, 1358 10.1016/j.ccr.2009.12.012
46. Sproules, S.; Kapre, R. R.; Roy, N.; Weyhermüller, T.; Wieghardt, K. Inorg. Chim. Acta 2010, 363, 2702 10.1016/j.ica.2010.03.042
47. Sellmann, D.; Geck, M.; Moll, M. J. Am. Chem. Soc. 1991, 113, 5259 10.1021/ja00014a019
48. Begum, A.; Sarkar, S. Eur. J. Inorg. Chem. 2012, 2012, 40 10.1002/ejic.201100879
49. Fontecilla-Camps, J. C.; Volbeda, A.; Cavazza, C.; Nicolet, Y. Chem. Rev. (Washington, DC, U. S.) 2007, 107, 4273 10.1021/cr050195z
50. Shima, S.; Pilak, O.; Vogt, S.; Schick, M.; Stagni, M. S.; Meyer-Klaucke, W.; Warkentin, E.; Thauer, R. K.; Ermler, U. Science 2008, 321, 572 10.1126/science.1158978
51. Armstrong, F. A.; Belsey, N. A.; Cracknell, J. A.; Goldet, G.; Parkin, A.; Reisner, E.; Vincent, K. A.; Wait, A. F. Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 36 10.1039/B801144N
52. Mulder, D. W.; Shepard, E. M.; Meuser, J. E.; Joshi, N.; King, P. W.; Posewitz, M. C.; Broderick, J. B.; Peters, J. W. Structure 2011, 19, 1038 10.1016/j.str.2011.06.008
53. Gunsalus, I. C.; Barton, L. S.; Gruber, W. J. Am. Chem. Soc. 1956, 78, 1763 10.1021/ja01589a079
54. Talapin, D. V.; Mekis, I.; Götzinger, S.; Kornowski, A.; Benson, O.; Weller, H. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 18826 10.1021/jp046481g
55. Evans, D. F. J. Chem. Soc. 1959, 2003 10.1039/jr9590002003
56. Josef, P. US Patent No. US2842578, 1958.
57. Bruker; SADABS V2008-1, BRUKER AXS Inc.: Madison, WI, 2008.
58. Bruker; SAINT, V8.27b, BRUKER AXS Inc.: Madison, WI, 2012.
59. Altomare, A.; Burla, M.; Camalli, M.; Cascarano, G.; Giacovazzo, C.; Guagliardi, A.; Moliterni, A.; Polidori, G.; Spagna, R. SIR97: A new program for solving and refining crystal structures; Istituto di Cristallografia, CNR: Bari, Italy, 1999.
60. Sheldrick, G. Acta Crystallogr., Sect. A: Found. Crystallogr. 2008, 64, 112 10.1107/S0108767307043930
61. Daifuku, S. L.; Al-Afyouni, M. H.; Snyder, B. E. R.; Kneebone, J. L.; Neidig, M. L. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 9132 10.1021/ja503596m
62. Kanatzidis, M. G.; Coucouvanis, D. Inorg. Chem. 1984, 23, 403 10.1021/ic00172a005
63. Kang, B. S.; Weng, L. H.; Wu, D. X.; Wang, F.; Guo, Z.; Huang, L. R.; Huang, Z. Y.; Liu, H. Q. Inorg. Chem. 1988, 27, 1128 10.1021/ic00280a004
64. Ray, K.; Bill, E.; Weyhermüller, T.; Wieghardt, K. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 5641 10.1021/ja040237l
65. Ray, K.; Begum, A.; Weyhermüller, T.; Piligkos, S.; van Slageren, J.; Neese, F.; Wieghardt, K. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4403 10.1021/ja042803i
66. Birchall, T.; Greenwood, N. N. J. Chem. Soc. A 1969, 0, 286 10.1039/J19690000286
67. Jasieniak, J.; Califano, M.; Watkins, S. E. ACS Nano 2011, 5, 5888 10.1021/nn201681s
68. Weinberg, D. J.; He, C.; Weiss, E. A. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 2319 10.1021/jacs.5b13077
69. Aldana, J.; Lavelle, N.; Wang, Y.; Peng, X. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 2496 10.1021/ja047000+
70. Jia, Y.; Chen, J.; Wu, K.; Kaledin, A.; Musaev, D. G.; Xie, Z.; Lian, T. Chem. Sci. 2016, 7, 4125 10.1039/C6SC00192K