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Catalytic aspects of metallophthalocyanines adsorbed on gold-electrode. Theoretical exploration of the binding nature role
Indexado
WoS WOS:000387024300053
Scopus SCOPUS_ID:84994010451
DOI 10.1039/C6CP06156G
Año 2016
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



The need of deeper insights regarding the inner working of catalysts represents a current challenge in the search of new ways to tune their activities towards new chemical transformations. Within this field, metallophthalocyanines-based (MPc) electrocatalysis has gained tremendous attention due to their versatility, low cost, great stability and excellent turn-over properties. In this concern, here we present a quantum chemical study of the formation of supramolecular complexes based on the adsorption of MPcs on gold substrates, and the effect of the substrate on their electrocatalytic properties. For this purpose, we used iron-(FePc), cobalt( CoPc) and copper-phthalocyanines (CuPc). To model the gold surface we used two gold clusters of different sizes, given by Au-26 and Au-58 accounting for gold electrode Au(111) surface. Thus, both electronic and binding strength features of the adsorption process between the complexes were analyzed in detail in order to gain a deeper description of the nature of the MPc-Au(111) formation, by using Density Functional Theory (DFT) calculations, at the PBE and TPSS levels including the dispersive contribution according to the Grimme approach (D3). Our results show that dispersion forces rule the MPc-gold interaction, with binding strengths ranging between 61 and 153 kcal mol(-1), in agreement to the reported experimental data. To provide a detailed picture of our findings we used the non-covalent interactions index (NCIs) analysis, which offers additional chemical insights regarding the forces that control their interaction strength. Finally, our calculations revealed that among the three MPcs, CuPc required less energy for its oxidation. However, the removal of the electron involves a tremendous decrease of the MPc-gold surface interaction strength thus suggesting its desorption, which would prevent the required reversibility of the redox reaction, explaining its low performance observed experimentally.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Chemistry, Physical
Physics, Atomic, Molecular & Chemical
Scopus
Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 ROJAS-RAMIREZ, SANDRA Mujer Universidad Nacional Andrés Bello - Chile
2 CANETE-ROSALES, PAULINA ALEJANDRA Mujer Universidad de Chile - Chile
3 MUNOZ-CASTRO, ALVARO RAFAEL Hombre Universidad Autónoma de Chile - Chile
4 Arratia-Perez, Ramiro Rez Hombre Universidad Nacional Andrés Bello - Chile
5 ZAGAL-MOYA, JOSE HERACLITO Hombre Universidad de Santiago de Chile - Chile
6 Mera-Adasme, Raul Hombre Universidad de Chile - Chile

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Origen de Citas Identificadas



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Citas Identificadas: 27.27 %
Citas No-identificadas: 72.73 %

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Citas Identificadas: 27.27 %
Citas No-identificadas: 72.73 %

Financiamiento



Fuente
FONDECYT
Universidad Andres Bello project

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Agradecimientos



Agradecimiento
This work has been supported by Millennium Nucleus RC120001, NC120082 and Fondecyt Projects 1140503, 1150629, 110758, 1150327, 3130383 and 3140533. S.M.-R. also thanks to Universidad Andres Bello project DI-1323-16/R.

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