New lithium tungstophosphate complex. synthesis, crystal structure. Catalytic properties of a tetranuclear cobalt complex with tungstenphosphate ligands and lithium countercation in the reaction of photochemical water oxidation in artificial photosynthesis

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Polyoxotungstophosphate complex Li7[γ-PW10O36] · 7H2O was synthesized. Structure was studied by the X-ray method. Rhombic crystals, space group P21212, a = 12.401(3) b = 18.948(4), c = 9.636(2) Å, V = 2265 Å3, Z = 2 (the heteropolyanion sits on a crystallographic twofold axis), λ = 0.71069 Å. The complex is thermostable. The interaction of Li7W10PO36 with Co(NO3)2 forms a tetranuclear complex Co(II) Li7[Co4(H2O)2(γ-PW10O36)2] · 36H2O – an effective catalyst for the water oxidation to O2. The number of turns of the catalyst is TON = 330, the quantum yield of photogenerated oxygen is ФO₂ = 0.46.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Z. M. Dzhabieva

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: dzhabiev@icp.ac.ru
Russian Federation, Chernogolovka

G. V. Shilov

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: dzhabiev@icp.ac.ru
Russian Federation, Chernogolovka

L. V. Avdeeva

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: dzhabiev@icp.ac.ru
Russian Federation, Chernogolovka

T. A. Savinykh

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Email: dzhabiev@icp.ac.ru
Russian Federation, Chernogolovka

T. S. Dzhabiev

Federal Research Center for Problems of Chemical Physics and Medical Chemistry of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: dzhabiev@icp.ac.ru
Russian Federation, Chernogolovka

References

  1. Pope M.T. // Polyoxo Anions: Synthesis and Structure. Jn Comprehensive Coordination Chemistry II: Transition Metal Groups 3–6. N.Y.: Elsevier Science, 2004. V. 4. Ch. 4.09. P. 635.
  2. Hill C.L. // Chem. Rev. 1998. V. 98. № 1.
  3. Hill C.L. // Polyoxometalates: Reactivity in Comprehensive Coordination Chemistry II: Transition Metal Groups 3-6. N.Y.: Elsevier Science, 2004. V. 4. Ch. 4.10. P. 679.
  4. Polyoxometalate Chemistry: From Topology via Self – Assembly to Applications / Eds. Pope M.T., Műller A. Kluwer: Dordrecht, 2001.
  5. Nishiyama Y., Nakagawa Y., Mizuno N. // Angew. Chem. Jnt. Ed. 2001. V. 40. P. 3639. https://doi.org/10.1002/1521-3773(20011001)40:19<3639:AID-ANIE3639>3.0.CO;2-0
  6. Kozhevnikov J.V. // Catalysis by Polyoxometalates. Chichester: John Wiley and Sons, 2002. ISBN: 0471623814
  7. Коренев В.С., Сухих Т.С., Соколов М.Н. // Изв. Акад. наук. Сер. Хим. 2023. Т. 72. № 1. С. 158.
  8. Коренев В.С., Абрамов П.А., Соколов М.Н. // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 11. С. 1575. https://doi.org/10.31857/S0044457X22100324.
  9. Ткаченко О.П., Газаров Р.А., Кустов Л.М. // Журн. физ. химии. 2021. Т. 95. № 8. С. 1180. https://doi.org/10.31857/S0044453721080264
  10. Keggin J.F. // Proc. R. Soc. Lond. A. 1934. V. 144. P. 75.
  11. http://doi.org/10/1098/rspa.1934.0035
  12. Kärkäs M.D., Verho O., Jonston E.V., Åkermark B. // Chem. Rev. 2014. V. 114. P. 11863. https://doi.org/10.1021/cr400572.
  13. Geletii Y.V., Botar B., Kogerler P. et al. // Angew. Chem. Int. Ed. 2008. V. 47. № 21. P. 3847. https://doi.org/10.1002/anie.200705652.
  14. Sartorel A., Carraro M., Scorrano G. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2008. V. 130. P. 5006. https://doi.org/10.1021/ja0778371
  15. Geletii Y.V., Huan Z., Hou Y. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2009. V. 131. P. 7522. https://doi.org/10.1021/ja901373m
  16. Toma F.M., Sartorel A., Iurlo M. et al. // Nat. Chem. 2010. V. 2. P. 826. https://doi.org/10.1038/nchem.761
  17. Besson C., Huang Z., Geleti Y.V. et al. // Chem. Commun. 2010. V. 46. P. 2784. https://doi.org/10.1039/B926064A
  18. Murakami M., Hong D., Suenobu T. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2011. V. 133. P. 11605. https://doi.org/10.1021/ja2024965
  19. Zhu G., Geletii Y.V., Kogerler P. et al. // Dalton Trans. 2012. V. 41. P. 2084. https://doi.org/10.1039/ C1DT11211B
  20. Lv H., Geletii Y.V., Zhao C. et al. // Chem. Soc. Rev. 2012. V. 41. P. 7572. https://doi.org/10.1039/C2CS35292C
  21. Sartorel A., Bonchio M., Campagna S. et al. // Chem. Soc. Rev. 2014. V. 42. P. 2262. https://doi.org/10.1039/c2cs35287g
  22. Vickers J.W., Lv H., Sumliner J.M. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2013. V. 135. P. 14110. https://doi.org/10.1021/ja4024868
  23. Sumliner J.M., Lv H., Fielden J. et al. // Eur. J. Inorg. Chem. 2014. P. 635. https://doi.org/10.1002/ejic.201800578
  24. Vickers J.W., Sumliner J.M., Lv H. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2014. V. 16. P. 11942. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/ja5045488
  25. Han X.-B., Zhang Z.-M., Zhang T. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2014. V. 136. P. 5359. https://doi.org/10.1021/ja41886e
  26. Hurst J.K. // Science. 2010. V. 328. P. 315. https://doi.org/10.1126/science.1187721
  27. Yagi M., Kaneko M. // Chem. Rev. 2001. V. 101. P. 21. https://doi.org/10.1021/cr9801081
  28. Sens C., Romero I., Rodriguez M. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2004. V. 126. P. 7798. https://doi.org/10.1021/ja0486824
  29. Suess-Fink G. // Angew. Chem. Int. Ed. 2008. V. 47. P. 5888. https://doi.org/10.1002/anie.200801121
  30. Gersten S.W., Samuels G.J., Meyer T.J. // J. Am. Chem. Soc. 1982. V. 104. P. 4029. https://doi.org/10.1021/ja00378a053
  31. Шматко Н.Ю., Джабиева З.М. Химическое моделирование фермента, окисляющего воду в фотосистеме II. Фотокаталитические преобразователи солнечной энергии в энергию химических топлив. 76 с. LAP LAMBERT Academic Publishing. Saarbrucken, 2012. ISBN: 978-3-659-29482-2
  32. Джабиева З.М., Якуткина О.В., Джабиев Т.С., Шилов А.Е. // Кинетика и катализ. 2014. Т. 55. № 4. С. 117. https://doi.org/10.7868/S0453881114040030
  33. Джабиева З.М., Ткаченко В.Ю., Джабиев Т.С. // Химия высоких энергий. 2017 Т. 51. № 3. С. 230. https://doi.org/10.7868/S0023119317030056
  34. Domaille P.I. // Inorg. Synth. 1990. V. 27. P. 96. https://link.springer.com/book/10.1007/0-306-47625-8
  35. Agilent. CrysAlis PRO. Agilent Technologies UK Ltd. Yarnton, Oxfordshire, 2011.
  36. Sheldrick G.M. SHELXTL. V. 6.14, Structure Determination Software Suite, Brucker AXS. Wisconsin: Madison, 2000.
  37. Накамото К. Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений. М.: Мир, 1966. 411 с.
  38. Hatchard C.G., Parker C.A. // Proc. R. Soc. London, Ser. A. 1956. V. 235. № 1203. P. 518.
  39. Джабиев Т.С. // Матер. Всерос. школы-конф. “Фотокатализ – от фундаментальных исследований до практического применения”. Новосибирск, 6–7 октября, 2022.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Crystal structure of heteropolyanion Li7[γ-PW10O36] · 7H2O

Download (520KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. 31P NMR spectrum of Li7PW10O36 (H2O/D2O, 400 MHz) in sodium phosphate buffer solution, pH 8, 25°C, the chemical shift (δ) with respect to the reference standard, 85% H3PO4, is -13.2 m.d

Download (201KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. IR spectrum of the tetra-nuclear cobalt complex Li7[Co4(H2O)2 - (γ-PW10O36)2] - 36H2O

Download (62KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Electronic absorption spectrum of the complex Li7[Co4(H2O)2 - (γ-PW10O36)2] - 36H2O (500 μmol) at λ = 580 nm in 0.1 M sodium phosphate buffer solution, pH 8, cuvette thickness l = 1 cm

Download (43KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Thermogravimetric analysis curves of Li7[Co4(H2O)2 - (γ-PW10O36)2] - 36H2O complex in nitrogen atmosphere: 1 - TG; 2 - DTG. Heating rate 5 deg/min

Download (99KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Kinetics of oxygen formation in the photocatalytic system in the presence of catalysts: 1 - Li7[Co4(H2O)2(γ-PW9O34)2] - 36H2O (Li7Co4), 2 - Li10[{Ru4(μ-O)4(μ-OH)2(H2O)4} - (γ-SiW10O36)2] - 10H2O (Li10Ru4), 3 - Rb8K2[{Ru4(μ-O)4(μ-OH)2(H2O)4} - (γ-SiW10O36)2] - 25H2O (Rb8K2Ru4). Conditions: DRSH-1000 lamp, light filter λ = 450 nm, dquartz reactor = 4 cm, Vp = 48 mL, 1 mM [Ru(bpy)3]2+, 5 mM Na2S2O8, 5 μM catalyst. 1 - 80 mM sodium phosphate buffer; 2 - 80 mM sodium phosphate buffer; 3 - 3 M H2SO4

Download (83KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».