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  5. Substituent Effects in Iron Porphyrin Catalysts for the Hydrogen Evolution Reaction
 
  • Details
2023
Zweitveröffentlichung
Artikel
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Substituent Effects in Iron Porphyrin Catalysts for the Hydrogen Evolution Reaction

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TUDa URI
tuda/10370
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-237042
DOI
10.26083/tuprints-00023704
Autor:innen
Heppe, Nils
Gallenkamp, Charlotte ORCID 0000-0002-8848-5772
Paul, Stephen ORCID 0000-0001-5637-6734
Segura‐Salas, Nicole
Rhein, Niklas von
Kaiser, Bernhard
Jaegermann, Wolfram ORCID 0000-0003-3677-4481
Jafari, Atefeh ORCID 0000-0001-6011-1720
Sergueev, Ilya
Krewald, Vera ORCID 0000-0002-4749-4357
Kramm, Ulrike I. ORCID 0000-0002-0884-1459
Kurzbeschreibung (Abstract)

For a future hydrogen economy, non‐precious metal catalysts for the water splitting reactions are needed that can be implemented on a global scale. Metal‐nitrogen‐carbon (MNC) catalysts with active sites constituting a metal center with fourfold coordination of nitrogen (MN4) show promising performance, but an optimization rooted in structure‐property relationships has been hampered by their low structural definition. Porphyrin model complexes are studied to transfer insights from well‐defined molecules to MNC systems. This work combines experiment and theory to evaluate the influence of porphyrin substituents on the electronic and electrocatalytic properties of MN4 centers with respect to the hydrogen evolution reaction (HER) in aqueous electrolyte. We found that the choice of substituent affects their utilization on the carbon support and their electrocatalytic performance. We propose an HER mechanism for supported iron porphyrin complexes involving a [FeII(P⋅)]− radical anion intermediate, in which a porphinic nitrogen atom acts as an internal base. While this work focuses on the HER, the limited influence of a simultaneous interaction with the support and an aqueous electrolyte will likely be transferrable to other catalytic applications.

Freie Schlagworte

density functional th...

electrochemistry

heterogeneous catalys...

hydrogen

molecular electrochem...

renewable resources

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
07 Fachbereich Chemie > Eduard-Zintl-Institut > Fachgebiet Anorganische Chemie > Fachgruppe Katalysatoren und Elektrokatalysatoren
11 Fachbereich Material- und Geowissenschaften > Materialwissenschaft > Fachgebiet Oberflächenforschung
07 Fachbereich Chemie > Theoretische Chemie (am 07.02.2024 umbenannt in Quantenchemie)
DDC
500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
Chemistry - A European Journal
Jahrgang der Zeitschrift
29
Heftnummer der Zeitschrift
10
ISSN
1521-3765
Verlag
Wiley-VCH
Ort der Erstveröffentlichung
Weinheim
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2023
Verlags-DOI
10.1002/chem.202202465
PPN
514466189
Zusätzliche Infomationen
A previous version of this manuscript has been deposited on a preprint server (https://10.26434/chemrxiv-2022-x76g3).
Artikel-ID
e202202465
Ergänzende Ressourcen (Forschungsdaten)
https://tudatalib.ulb.tu-darmstadt.de/handle/tudatalib/3674

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