El relé pendiente mejora la selectividad durante la reducción de oxígeno mediada por complejos de Co-N basados en...

Área de la Ciencia:

• Química de coordinación
• La electrocatálisis
• Síntesis orgánica

Sus antecedentes:

• Los complejos de cobalto-N2O2 son electrocatalizadores de uso común para la reducción de dioxígeno (O2).
• Estos complejos suelen exhibir selectividad para la producción de peróxido de hidrógeno (H2O2).
• Trabajos previos identificaron un complejo Co (III) -N2O2 que produce agua (H2O) como el producto primario, lo que sugiere vías mecánicas únicas.

Objetivo del estudio:

• Investigar la hipótesis de que el sitio de protonación en un intermedio de hidroperoxido de cobalto dicta la selectividad del producto.
• Sintetizar y estudiar un nuevo complejo Co (III) con grupos metoxicos (-OMe) pendientes diseñados para influir en la protonación.
• Elucidar las vías mecanicistas que rigen la selectividad de reducción de O2 en diferentes condiciones de disolvente y ácido.

Principales métodos:

• Síntesis de un nuevo complejo Co (III) con grupos donantes de protones pendientes.
• Estudios electrocatalíticos en acetonitrilo (MeCN) con diferentes concentraciones de ácido y reductores.
• Espectroscopia de resonancia paramagnética de electrones (EPR) para identificar los intermediarios clave como las especies de superóxido de cobalto.

Principales resultados:

• El nuevo complejo Co (III) exhibió regímenes catalíticos duales dependientes de la fuerza del ácido y de la presencia del relé pendiente.
• En MeCN, el relé pendiente promovió principalmente la producción de H2O2, en contraste con la selectividad anterior de H2O.
• Los estudios de EPR confirmaron la formación de superóxido de Co (III), con una mayor reactividad de O2 observada con los grupos de -OMe pendientes.

Conclusiones:

• La proximidad y la naturaleza de los donantes de protones influyen significativamente en la vía de reacción y la selectividad del producto en la reducción de O2 catalizada por cobalto.
• Los relés de protones pendientes pueden alterar la selectividad desde el agua hasta la producción de peróxido de hidrógeno.
• La comprensión de estos detalles mecánicos es crucial para el diseño de electrocatalizadores avanzados para transformaciones selectivas de O2.