Understanding the Interplay of the Brønsted Acidity of Catalyst Ancillary Groups and the Solution Components in Iron-porphyrin-Mediated Carbon Dioxide Reduction
Notice bibliographique
Résumé
The rapid and efficient conversion of carbon dioxide (CO 2 ) to carbon monoxide (CO) is an ongoing challenge. Catalysts based on iron-porphyrin cores have emerged as excellent electrochemical mediators of the two proton + two electron reduction of CO 2 to CO, and many of the design features that promote function are known. Of those design features, the incorporation of Brønsted acids in the second coordination sphere of the iron ion has a significant impact on catalyst turnover kinetics. The Brønsted acids are often in the form of hydroxyphenyl groups. Herein, we explore how the acidity of an ancillary 2-hydroxyphenyl group affects the performance of CO 2 reduction electrocatalysts. A series of meso-5,10,15,20-tetraaryl porphyrins were prepared where only the functional group at the 5-meso position has an ionizable proton. A series of cyclic voltammetry (CV) experiments reveal that the complex with −OMe positioned para to the ionizable −OH shows the largest CO 2 reduction rate constants in acetonitrile solvent. This is the least acidic −OH of the compounds surveyed. The turnover frequency of the −OMe derivative can be further improved with the addition of 4-trifluoromethylphenol to the solution. In contrast, the iron-porphyrin complex with −CF 3 positioned opposite the ionizable −OH shows the smallest CO 2 reduction rate constants, and its turnover frequency is less enhanced with the addition of phenols to the reaction solutions. The origin of this effect is rationalized based on kinetic isotope effect experiments and density functional calculations. We conclude that catalysts with weaker internal acids coupled with stronger external acid additives provide superior CO 2 reduction kinetics.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».