A Synthetic Nickel Electrocatalyst with a Turnover Frequency Above 100,000 s-1 for H2 Production
A Synthetic Nickel Electrocatalyst with a Turnover Frequency Above 100,000 s-1 for H2 Production
复制标题
DOI：
10.1126/science.1205864
复制
发表时间：
2011-08-12
期刊：
影响因子：
56.9
通讯作者：
DuBois, Daniel L.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Helm, Monte L.;Stewart, Michael P.;DuBois, Daniel L.
将酸还原为分子氢作为储存能量的手段是由铂催化的，但其低丰度和高成本是有问题的。质子的精确控制传递在自然界中的氢化酶中是至关重要的，氢化酶使用地球上丰富的金属（铁和镍）催化氢（H-2）生产。在这里，我们报道了一种合成的镍配合物[Ni（（P2 NPh）-N-Ph）（2）]（BF 4）（2），（（P2 NPh）-N-Ph = 1，3，6-三苯基-1-氮杂-3，6-二磷杂环庚烷），使用质子化的二甲基甲酰胺作为质子源催化H2的产生，在无水乙腈中的转换频率为33，000/秒（s（-1）），000 s（-1），电位为-1.13伏（相对于二茂铁/二茂铁对）。这些非常快速的催化剂的机械含义指向作为质子中继器的侧基胺的关键作用。
Reduction of acids to molecular hydrogen as a means of storing energy is catalyzed by platinum, but its low abundance and high cost are problematic. Precisely controlled delivery of protons is critical in hydrogenase enzymes in nature that catalyze hydrogen (H-2) production using earth-abundant metals (iron and nickel). Here, we report that a synthetic nickel complex, [Ni((P2NPh)-N-Ph)(2)](BF4)(2), ((P2NPh)-N-Ph = 1,3,6-triphenyl-1-aza-3,6-diphosphacycloheptane), catalyzes the production of H2 using protonated dimethylformamide as the proton source, with turnover frequencies of 33,000 per second (s(-1)) in dry acetonitrile and 106,000 s(-1) in the presence of 1.2 M of water, at a potential of -1.13 volt (versus the ferrocenium/ferrocene couple). The mechanistic implications of these remarkably fast catalysts point to a key role of pendant amines that function as proton relays.