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Enregistrement W3044547976 · doi:10.1021/jacs.0c03861

Controlling the Oxygen Reduction Selectivity of Asymmetric Cobalt Porphyrins by Using Local Electrostatic Interactions

2020· article· en· W3044547976 sur OpenAlexafffund
Rui Zhang, Jeffrey J. Warren

Notice bibliographique

RevueJournal of the American Chemical Society · 2020
Typearticle
Langueen
DomaineEnergy
ThématiqueElectrocatalysts for Energy Conversion
Établissements canadiensSimon Fraser University
Organismes subventionnairesNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaChina Scholarship CouncilSimon Fraser UniversityWestern Canada Research GridCompute Canada
Mots-clésChemistryCatalysisPorphyrinCobaltSelectivityTetraphenylporphyrinElectrochemistryInorganic chemistryElectrocatalystCationic polymerizationCyclic voltammetryCombinatorial chemistryPhotochemistryOrganic chemistryPhysical chemistryElectrode

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The development and improvement of electrocatalysts for the 4H+/4e– reduction of O2 to H2O is an ongoing challenge. The addition of ancillary groups (e.g., hydrogen bonding, Brønsted acid/base) near the active site of metal-containing catalysts is an effective way to improve selectivity and kinetics of the oxygen reduction reaction (ORR). In this regard, iron porphyrins are among the most researched ORR catalysts. Closely related cobalt porphyrin ORR catalysts can function closer to the O2/H2O thermodynamic potential, but they tend to be less selective and follow a different mechanism than for the iron porphyrins. Herein, we explore strategies to extend the ideas about ancillary groups that have been developed for iron porphyrin ORR electrocatalysts to improve the performance of the corresponding cobalt complexes. We describe a series of porphyrin electrocatalysts that are modified versions of Co(5,10,15,20-tetraphenylporphyrin), where the 2-position of one of the phenyl groups contains -NH2, -N(CH3)2, and -N(CH3)3+. Investigations using cyclic voltammetry and hydrodynamic electrochemistry show that the presence of a cationic ancillary group gives rise to a catalyst that is selective for the conversion of O2 to H2O across a wide pH range. In contrast, the other catalysts are selective for reduction of O2 to H2O at pH 0, but produce H2O2 at higher pH. The ORR rate (∼106 M–1 s–1) and selectivity of the -N(CH3)3+-modified catalyst are invariant between pH 0 and 7. Quantum chemical calculations support the hypothesis that the enhancement of selectivity can be attributed to the distinct mechanism of O2 reduction by Co-porphyrins. Specifically, the mechanism relies on anionic, peroxide-bound intermediates. While protic ancillary groups are important in the performance of iron porphyrin ORR catalysts, we suggest that electrostatic stabilizers of O2-bound intermediates are more crucial for cobalt porphyrin ORR catalysts.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,013
Score d'incertitude au seuil0,400

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,010
Tête enseignante GPT0,243
Écart entre enseignants0,233 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations160
Publié2020
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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