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Erschienen in: Topics in Catalysis 1/2015

01.02.2015 | Original Paper

Electrochemical Reduction of Aqueous Imidazolium on Pt(111) by Proton Coupled Electron Transfer

verfasst von: Kuo Liao, Mikhail Askerka, Elizabeth L. Zeitler, Andrew B. Bocarsly, Victor S. Batista

Erschienen in: Topics in Catalysis | Ausgabe 1/2015

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Abstract

Recent electrochemical studies have reported aqueous CO2 reduction to formic acid, formaldehyde and methanol at potentials of ca. −600 mV versus SCE, when using a Pt working electrode in acidic pyridine solutions. In those experiments, pyridinium is thought to function as a one-electron shuttle for the underlying multielectron reduction of CO2. DFT studies proposed that the critical step of the underlying reaction mechanism is the one-electron reduction of pyridinium at the Pt surface through proton coupled electron transfer. Such reaction forms a H adsorbate that is subsequently transferred to CO2 as a hydride, through a proton coupled hydride transfer mechanism where pyridinium functions as a Brønsted acid. Here, we find that imidazolium exhibits an electrochemical behavior analogous to pyridinium, as characterized by the experimental and theoretical analysis of the initial reduction on Pt. A cathodic wave, with a cyclic voltammetric half wave potential of ca. −680 mV versus SCE, is consistent with the theoretical prediction based on the recently proposed reaction mechanism suggesting that positively charged Brønsted acids could serve as electrocatalytic one-electron shuttle species for multielectron CO2 reduction.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat Kumar B, Llorente M, Froehlich J, Dang T, Sathrum A, Kubiak CP (2012) Annu Rev Phys Chem 63:541CrossRef Kumar B, Llorente M, Froehlich J, Dang T, Sathrum A, Kubiak CP (2012) Annu Rev Phys Chem 63:541CrossRef
2.
Zurück zum Zitat Benson EE, Sathrum AJ, Smieja JM, Kubiak CP (2009) Chem Soc Rev 38:89CrossRef Benson EE, Sathrum AJ, Smieja JM, Kubiak CP (2009) Chem Soc Rev 38:89CrossRef
3.
4.
Zurück zum Zitat Barton CE, Lakkaraju PS, Rampulla DM, Morris AJ, Abelev E, Bocarsly AB (2010) J Am Chem Soc 132:11539CrossRef Barton CE, Lakkaraju PS, Rampulla DM, Morris AJ, Abelev E, Bocarsly AB (2010) J Am Chem Soc 132:11539CrossRef
5.
6.
7.
8.
Zurück zum Zitat Boston DJ, Xu C, Armstrong DW, MacDonnell FM (2013) J Am Chem Soc 135:16252CrossRef Boston DJ, Xu C, Armstrong DW, MacDonnell FM (2013) J Am Chem Soc 135:16252CrossRef
9.
Zurück zum Zitat Yan Y, Zeitler EL, Gu J, Hu Y, Bocarsly AB (2013) J Am Chem Soc 135:14020CrossRef Yan Y, Zeitler EL, Gu J, Hu Y, Bocarsly AB (2013) J Am Chem Soc 135:14020CrossRef
12.
13.
Zurück zum Zitat Ertem MZ, Konezny SJ, Araujo CM, Batista VS (2013) J Phys Chem Lett 4:745CrossRef Ertem MZ, Konezny SJ, Araujo CM, Batista VS (2013) J Phys Chem Lett 4:745CrossRef
14.
Zurück zum Zitat Barrette WC, Johnson HW, Sawyer DT (1890) Anal Chem 1984:56 Barrette WC, Johnson HW, Sawyer DT (1890) Anal Chem 1984:56
15.
Zurück zum Zitat Costentin C, Canales JC, Haddou B, Saveant J-M (2013) J Am Chem Soc 135:17671CrossRef Costentin C, Canales JC, Haddou B, Saveant J-M (2013) J Am Chem Soc 135:17671CrossRef
16.
Zurück zum Zitat Canhoto C, Matos M, Rodrigues A, Geraldo MD, Bento MF (2004) J Electroanal Chem 570:63CrossRef Canhoto C, Matos M, Rodrigues A, Geraldo MD, Bento MF (2004) J Electroanal Chem 570:63CrossRef
20.
21.
Zurück zum Zitat Zolfaghari A, Chayer M, Jerkiewicz G (1997) J Electrochem Soc 144:3034CrossRef Zolfaghari A, Chayer M, Jerkiewicz G (1997) J Electrochem Soc 144:3034CrossRef
22.
Zurück zum Zitat Clavilier J, Armand D (1986) J Electroanal Chem Interfacial Electrochem 199:187CrossRef Clavilier J, Armand D (1986) J Electroanal Chem Interfacial Electrochem 199:187CrossRef
23.
24.
25.
Zurück zum Zitat Skulason E, Karlberg GS, Rossmeisl J, Bligaard T, Greeley J, Jonsson H, Norskov JK (2007) Phys Chem Chem Phys 9:3241CrossRef Skulason E, Karlberg GS, Rossmeisl J, Bligaard T, Greeley J, Jonsson H, Norskov JK (2007) Phys Chem Chem Phys 9:3241CrossRef
26.
Zurück zum Zitat Skulason E, Tripkovic V, Bjorketun ME, Gudmundsdottir S, Karlberg G, Rossmeisl J, Bligaard T, Jonsson H, Norskov JK (2010) J Phys Chem C 114:18182CrossRef Skulason E, Tripkovic V, Bjorketun ME, Gudmundsdottir S, Karlberg G, Rossmeisl J, Bligaard T, Jonsson H, Norskov JK (2010) J Phys Chem C 114:18182CrossRef
27.
Zurück zum Zitat Nanbu N, Kitamura F, Ohsaka T, Tokuda K (2000) J Electroanal Chem 485:128CrossRef Nanbu N, Kitamura F, Ohsaka T, Tokuda K (2000) J Electroanal Chem 485:128CrossRef
30.
Zurück zum Zitat Morris AJ, Meyer GJ, Fujita E (1983) Acc Chem Res 2009:42 Morris AJ, Meyer GJ, Fujita E (1983) Acc Chem Res 2009:42
31.
32.
Zurück zum Zitat Giannozzi P, Baroni S, Bonini N, Calandra M, Car R, Cavazzoni C, Ceresoli D, Chiarotti GL, Cococcioni M, Dabo I, Dal Corso A, de Gironcoli S, Fabris S, Fratesi G, Gebauer R, Gerstmann U, Gougoussis C, Kokalj A, Lazzeri M, Martin-Samos L, Marzari N, Mauri F, Mazzarello R, Paolini S, Pasquarello A, Paulatto L, Sbraccia C, Scandolo S, Sclauzero G, Seitsonen AP, Smogunov A, Umari P, Wentzcovitch RM (2009) J Phys-Condens Matter 21:395CrossRef Giannozzi P, Baroni S, Bonini N, Calandra M, Car R, Cavazzoni C, Ceresoli D, Chiarotti GL, Cococcioni M, Dabo I, Dal Corso A, de Gironcoli S, Fabris S, Fratesi G, Gebauer R, Gerstmann U, Gougoussis C, Kokalj A, Lazzeri M, Martin-Samos L, Marzari N, Mauri F, Mazzarello R, Paolini S, Pasquarello A, Paulatto L, Sbraccia C, Scandolo S, Sclauzero G, Seitsonen AP, Smogunov A, Umari P, Wentzcovitch RM (2009) J Phys-Condens Matter 21:395CrossRef
33.
34.
Zurück zum Zitat Hehre WJ, Radom L, PvR Schleyer, Pople JA (1986) Ab initio molecular orbital theory. Wiley, New York Hehre WJ, Radom L, PvR Schleyer, Pople JA (1986) Ab initio molecular orbital theory. Wiley, New York
35.
Zurück zum Zitat Frisch MJ, Trucks GW, Schlegel HB, Scuseria GE, Robb MA, Cheeseman JR, Scalmani G, Barone V, Mennucci B, Petersson GA, Nakatsuji H, Caricato M, Li X, Hratchian HP, Izmaylov AF, Bloino J, Zheng G, Sonnenberg JL, Hada M, Ehara M, Toyota K, Fukuda R, Hasegawa J, Ishida M, Nakajima T, Honda Y, Kitao O, Nakai H, Vreven T, Montgomery JA, Peralta JE, Ogliaro F, Bearpark M, Heyd JJ, Brothers E, Kudin KN, Staroverov VN, Kobayashi R, Normand J, Raghavachari K, Rendell A, Burant JC, Iyengar SS, Tomasi J, Cossi M, Rega N, Millam JM, Klene M, Knox JE, Cross JB, Bakken V, Adamo C, Jaramillo J, Gomperts R, Stratmann RE, Yazyev O, Austin AJ, Cammi R, Pomelli C, Ochterski JW, Martin RL, Morokuma K, Zakrzewski VG, Voth GA, Salvador P, Dannenberg JJ, Dapprich S, Daniels AD, Farkas Ö, Foresman JB, Ortiz JV, Cioslowski J, Fox DJ (2010) Gaussian 09, Revision A.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT Frisch MJ, Trucks GW, Schlegel HB, Scuseria GE, Robb MA, Cheeseman JR, Scalmani G, Barone V, Mennucci B, Petersson GA, Nakatsuji H, Caricato M, Li X, Hratchian HP, Izmaylov AF, Bloino J, Zheng G, Sonnenberg JL, Hada M, Ehara M, Toyota K, Fukuda R, Hasegawa J, Ishida M, Nakajima T, Honda Y, Kitao O, Nakai H, Vreven T, Montgomery JA, Peralta JE, Ogliaro F, Bearpark M, Heyd JJ, Brothers E, Kudin KN, Staroverov VN, Kobayashi R, Normand J, Raghavachari K, Rendell A, Burant JC, Iyengar SS, Tomasi J, Cossi M, Rega N, Millam JM, Klene M, Knox JE, Cross JB, Bakken V, Adamo C, Jaramillo J, Gomperts R, Stratmann RE, Yazyev O, Austin AJ, Cammi R, Pomelli C, Ochterski JW, Martin RL, Morokuma K, Zakrzewski VG, Voth GA, Salvador P, Dannenberg JJ, Dapprich S, Daniels AD, Farkas Ö, Foresman JB, Ortiz JV, Cioslowski J, Fox DJ (2010) Gaussian 09, Revision A.02; Gaussian, Inc.: Wallingford, CT
36.
Zurück zum Zitat Cramer CJ (2004) Essentials of computational chemistry: theories and models, 2nd edn. Wiley, Chichester Cramer CJ (2004) Essentials of computational chemistry: theories and models, 2nd edn. Wiley, Chichester
37.
38.
Zurück zum Zitat Bard AJ, Faulkner LR (2000) Electrochemical methods: fundamentals and applications, 2nd edn. John Wiley and Sons Inc., New York Bard AJ, Faulkner LR (2000) Electrochemical methods: fundamentals and applications, 2nd edn. John Wiley and Sons Inc., New York
Metadaten
Titel
Electrochemical Reduction of Aqueous Imidazolium on Pt(111) by Proton Coupled Electron Transfer
verfasst von
Kuo Liao
Mikhail Askerka
Elizabeth L. Zeitler
Andrew B. Bocarsly
Victor S. Batista
Publikationsdatum
01.02.2015
Verlag
Springer US
Erschienen in
Topics in Catalysis / Ausgabe 1/2015
Print ISSN: 1022-5528
Elektronische ISSN: 1572-9028
DOI
https://doi.org/10.1007/s11244-014-0340-2

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