Surface electronic states mediate concerted electron and proton transfer at metal nanoscale interfaces for catalytic hydride reduction of –NO2 to –NH2

文献情報

出版日 2021-05-25
DOI 10.1039/D1CP01792F
インパクトファクター 3.676
著者

Bing-Qian Shan, Jia-Feng Zhou, Meng Ding, Xiao-Dan Hu


原文を見る

要旨

Concerted electron and proton transfer is a key step for the reversible conversion of molecular hydrogen in both heterogeneous nanocatalysis and metalloenzyme catalysis. However, its activation mechanism involving electron and proton transfer kinetics remains elusive. With the most widely used catalytic hydride reduction of 4-nitrophenol (4-NP) to 4-aminophenol (4-AP) as a model reaction, we evaluate the catalytic activity of noble metal nanoparticles (NPs) trapped in porous silica in aqueous NaBH4 solution. By virtue of a novel combination of catalyst design, reaction kinetics, isotope labeling, and multiple spectroscopic techniques, the real catalytic site for the conversion of –NO2 to –NH2 is identified to be the water–hydroxyl transition metal complex, which could further react with NaBH4 to form a new triangular configuration metal complex of H3B–water–hydroxyl with dynamic features. It yields an ensemble of surface electronic states (SESs) though space overlapping of p orbitals of one B and several O atoms (including the O atoms of 4-NP), which could act as an alternative channel for concerted electron and proton transfer. This work highlights the critical role of the conceptual SESs model in heterogeneous catalysis to tune the chemical reactivity and also sheds light on the intricate working of the [FeFe]-hydrogenases.

関連文献

Femtosecond quantum control of molecular dynamics in the condensed phase

Patrick Nuernberger, Gerhard Vogt, Tobias Brixner, Gustav Gerber

2007-03-13 Invited Article

DOI: 10.1039/B618760A

Copper sulfide nanostripe patterns at the Au(111)/electrolyte interface studied by in situSTM

Daniel Friebel, Christian Schlaup, Peter Broekmann, Klaus Wandelt

2007-02-22 Paper

DOI: 10.1039/B616586A

Contents

Front/Back Matter

DOI: 10.1039/B616717A

On the σ,π-energy separation of the aromatic stabilization energy of cyclobutadiene

Georg Hohlneicher, Lars Packschies, Johannes Weber

2007-03-23 Paper

DOI: 10.1039/B700914N

Modelling of morphology and proton transport in PFSA membranes

James A. Elliott, Stephen J. Paddison

2007-03-30 Invited Article

DOI: 10.1039/B701234A

Radiation effects, energy storage and its release in solid rare gases

Alexey Ponomaryov, Galina Gumenchuk, Elena Savchenko

2007-02-05 Paper

DOI: 10.1039/B616441B

Kinetics of NaCl nucleation in supercritical water investigated by molecular dynamics simulations

Norbert Lümmen, Bjørn Kvamme

2007-06-05 Paper

DOI: 10.1039/B703430J

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

3-イチチルビフェニルはどのように合成されますか?

3-イチチルビフェニルは、ビフェニルとイチプロピオニトリルを回収率約90%で反応させて合成されます。触媒は通常、亜リチウムホウ素を用います。

5668-93-93-Ethylbiphenyl
化合物よくある質問

8-溴-5-三氟甲基喹啉はどのように合成されますか?

8-溴-5-三氟甲基喹啉は、5-トリフルオロメチル-2-メチル-1,3-ベンゼンジオールをブロモエタノールと反応させて生成します。この反応は塩基性条件下で行われ...

917251-92-48-Bromo-5-(trifluoro...
化合物よくある質問

ジメチル4-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ドioxaborolan-2-基)-2,6-ピリジンジカルボイル酸フェニルアミニドの代替品はありますか?

ジメチル4-(4,4,5,5-テトラメチル-1,3,2-ドioxaborolan-2-基)-2,6-ピリジンジカルボイル酸フェニルアミニドの代替品としては、4-...

741709-66-0Dimethyl 4-(4,4,5,5-...
化合物よくある質問

N-(3,5-ヘキサクロロ-4-ピリドインイル)-8-メチオキシ-5-キノリンカーボン酸の市場動向や研究トレンドはどのようなものでしょうか?

N-(3,5-ヘキサクロロ-4-ピリドインイル)-8-メチオキシ-5-キノリンカーボン酸の市場動向は、主に産業用途での需要により影響を受けます。研究トレンドとし...

199871-63-1N-(3,5-Dichloro-4-py...
化合物よくある質問

イソステアロイルグリセリルは安全ですか?

イソステアロイルグリセリルは一般的に安全性が高いとされていますが、過度な使用や個人差により皮�owsん炎などの反応が起こる可能性があります。使用前に医師に相談す...

222723-55-92-[(5Z,8Z,11Z,14Z)-5...
化合物よくある質問

1-(二苯甲基)-3,3-二氟-氮杂环丁烷の市場動向や研究トレンドはどうですか?

1-(二苯甲基)-3,3-二氟-氮杂环丁烷の市場動向は、医薬品や合成化学の研究分野で注目を集めています。新興研究は、該当化合物の合成改良と生体内での作用メカニズ...

288315-02-61-Benzhydryl-3,3-dif...
化合物よくある質問

3-チオフェンスチオールの物理化学的性質は何ですか?

3-チオフェンスチオールのCAS番号は7774-73-4です。結晶性の白色粉末で、分子量は122.17です。この化合物は水に微溶解し、エタノールやジクロロメタン...

7774-73-43-Thiophenethiol
化合物よくある質問

2-Methyl-2-propanyl (2S)-2-(aminomethyl)-1-piperidinecarboxylateは安全ですか?

2-Methyl-2-propanyl (2S)-2-(aminomethyl)-1-piperidinecarboxylateは一定の安全性基準を満たしていま...

475105-35-22-Methyl-2-propanyl ...
化合物よくある質問

CAS番号1316822-90-8の化合物は安全ですか?

CAS番号1316822-90-8の化合物は安全性に関しては評価が不足していますが、一般的には生物学的に活性な物質であり、取り扱いには適切な安全防護措置が必要で...

1316822-90-8Gal beta(1-3)[Neu5Ac...
化合物よくある質問

Tert-butyl 2-(2-羟基乙基)哌嗪-1-羧酸はどのように保存すればよいですか?

Tert-butyl 2-(2-羟基乙基)哌嗪-1-羧酸は、冷暗所で保存し、直射日光から遠ざけてください。容器は密閉し、高湿度や高温を避けて保管してください。

517866-79-4Tert-butyl 2-(2-hydr...

掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

おすすめサプライヤー

免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。