کاهش الکتروشیمیایی CO2 با استفاده از کمپلکس های مس (II) و نیکل (II) با لیگاند 8- هیدروکسی کینولین

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تهران- دانشکده شیمی

2 دانشکده شیمی- دانشگاه تهران

3 دانشگاه پلی تکنیک لوزان- سوئیس

10.22075/chem.2020.21285.1892

چکیده

دو کمپلکس دو هسته ای مس (II) و نیکل (II) با فرمول کلی [Cu2L2], (1) و [Ni2L6].4 (C2H5OH), (2) که در آن لیگاند L ، 8- هیدروکسی کینولین است، سنتز و با تکنیک های آنالیز عنصری، طیف سنجی مادون قرمز و الکترونی مورد شناسایی قرار گرفتند. آنالیز ساختار بلوری کمپلکس ها نشان می دهد که کمپلکس 1 دارای ساختار دو هسته ای هرم مربع القاعده انحراف یافته است. دو مرکز فلزی مس (II) در کمپلکس 1 از طریق اتم های پل اکسیژن لیگاند 8 – هیدروکسی کینولین به یکدیگر متصل شده اند و به اندازه 3.534 آنگستروم از یکدیگر فاصله دارند. رفتار الکتروشیمیایی لیگاند آزاد و کمپلکس های 1 و 2 در حلال DMF مورد بررسی قرار گرفت. ولتامتری چرخه ای کمپلکس های 1 و 2 کاهش های برگشت ناپذیر مربوط به مرکز فلزی و لیگاند در پتانسیل های منفی نشان می دهد. فعالیت الکتروکاتالیستی کمپلکس های 1 و 2 در کاهش کربن دی اکسید مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان می دهد که این کمپلکس ها می توانند به عنوان الکتروکاتالسیت جدیدی در کاهش کربن در اکسید مورد استفاده قرار بگیرند . محصول واکنش الکتروکاتالستی کربن مونواکسید است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Electrochemical Reduction of CO2 Using Cu (II) and Ni (II) Complexes with 8-Hydroxyquinoline Ligand

نویسندگان [English]

  • Mohammad Reza Binaeizadeh 1
  • Ahmad Amiri 2
  • Farzaneh fadaei Tirani 3
  • Kurt Schenk 3
1 Department of Chemistry, University of Tehran
2 Department of Chemistry, University of Tehran
3 Institute of Chemical Sciences and Engineering, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, CH-1015 Lausanne, Switzerland
چکیده [English]

Two dinuclear Cu (II) and Ni (II) complexes of the general formula [Cu2L2], (1), and [Ni2L6].4 (C2H5OH), (2), which L=8-Hydroxyquinoline have been synthesized and characterized by elemental analysis, IR and UV-Vis spectroscopic methods. The crystal structure analysis showed the binuclear structure for 1 and the Cu (II) centers adopt a distorted square pyramidal geometries. Two Cu centers in complex 1 are linked via µ-O coordination bridge modes of 8-hydroxyquinoline ligands with the Cu-Cu distances of 3.534 Å. The electrochemical behavior of the free ligand and corresponding 1 and 2 complexes was studied in DMF. The cyclic voltammetry of the complexes 1 and 2 show an irreversible metal and ligand based reductions at negative potentials. The electrocatalytic activity of the complexes 1 and 2 was monitored for CO2 reduction in DMF solution. The results show that the complexes can be used as new electrocatalysts for CO2 reduction, leading to formation of carbon monoxide product.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Copper (II) Complexes
  • crystal structure
  • Electrocatalyst
  • CO2 Reduction
[1] J.Hála, J. Inorg. Nucl. Chem. 27 (1965) 2659.
[2] L. M.Ramenskaya and O. V. Kraeva, Russian. J.  Phys. Chem. 80 (2006) 90.
[3] S.C. Lee, M.I. Reed, X.Z. X. Zhan, E.G. Nelson, J.D. Lamb, P.B. Savage and J.S. Bradshaw, Inorg. Chim. Acta. 317 (2001) 174.
[4] A. Markus, M. Fiege and O. Osetska, Coord. Chem. Rev. 252 (2008) 812.
[5] R. Gustafson and A. E. Martell, J. Am. Chem. Soc. 81 (1959) 1033.
[6] D. Badocco, A. Dean, D.M. Valerio and P. Pastore, Electrochimica Acta. 52 (2007) 7920.
[7] Spence, J. T. and Ellis R. Peterson, inorg. Chem. 1 (1962) 277.
[8] Soroka, Krystyna, Rathnapala S. Vithanage, Denise A. Phillips, Brian Walker and Purnendu K. Dasgupta, Anal. Chem. 59 (1987) 629.
[9] Borrel, Marcel and René A. Pâris, Analytica Chimica Acta. 6 (1952) 389.
[10] Bratzel, M. P., J. J. Aaron, J. D. Winefordner, S. G. Schulman and Herman Gershon, Anal. Chem. 7 (1972) 1240.
[11] Chakrabarty, Manoj R., Edward S. Hanrahan, Ned D. Heindel and Golden F. Watts, Anal. Chem. 39 (1967) 238.
[12] Yamato Masatoshi, Kuniko Hashigaki, Yoshiko Yasumoto, Junko Sakai, Richard F. Luduena, Asok Banerjee, Shigeru Tsukagoshi, Tazuko Tashiro and Takashi Tsuruo, J. Med. Chem. 30 (1987) 1897.
[13] Singh Prabhpreet and Subodh Kumar, Tetrahedron Lett. 47 (2006) 109.
[14]  J. P.Phillips, Chem. Rev. 56 (1956) 271.
[15] E.Pattison Scott and Michael F. Dunn, Biochemistry, 15 (1976) 3691.
[16] Zang Zhaoxia, Jerald S. Bradshaw, Xian X. Zhang, Paul B. Savage, Krzysztof E. Krakowiak, N. Kent Dalley, Ning Su, R. Todd Bronson and Reed M. Izatt, J. Org. Chem. 64 (1999) 3162.
[17] Zhujun, Zhang and W. Rudolf Seitz, Anal. Chim. Acta. 171 (1985) 251.
[18] Le Bahers, Tangui, Carlo Adamo and laria Ciofini, Chem. Phys. Lett. 472 (2009) 30.
[19] Haj Mohammad Abul, Miguel Quirós, Juan M. Salas, José A. Dobado, José Molina Molina, Manuel G. Basallote and M. Angeles Mánez, Eur. J. Inorg. Chem. 200 (2002) 811-818.
[20] DuBois, Daniel L, Inorg. Chem 53 (2014) 3935.
[21] N.G. Connelly and W.E. Geiger, Chem Rev. 96 (1996) 877.
[22] S. Meghdadi, M. Amirnasr, S.B.H. Moein Sadat, K. Mereiter and A. Amiri, Monatsh Chem. 145 (2014) 1583.
[23] M. Salavati-Niasari and A. Amiri, Applied Catal. A. 290 (2005) 46.
[24] Chapman, L. Ross and Robert S. Vagg, Inorg. Chim. Acta. 33 (1979) 227.
[25] J. C. Fanning and H. B. Jonassen, Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 25 (1963) 29.
[26] Wei Chen and Yadong Li, Cryst. Growth. Design. 8 (2008) 564.
[27] Lorena M. A. Monzon  and J. M. D. Coey, J. Phys. Chem. 119 (2011) 9182.
[28] Thummel, M., Inorg. Chem. 50 (2011) 10966.
[29] Van Albada, G.A., Wilberth JJ Smeets, Anthony L. Spek and Jan Reedijk, Inorganica Chimica Acta. 260 (1997 ) 151.
[30] Jayatilaka, Cryst. Eng. Comm. 11 (2009) 19.
[31]  V. Meenatchi,  RSC Adv. 5 (2015) 71076.
[32] Adam D. Martin, J.B., Timothy L. Easun, Alexander J. Blake, William Lewis and Martin Schroder, Cryst. Growth Design. 15 (2015) 1697.
[33] S.C. Hunter, C.M. Hoffmann, X. Wang, Yu-Sh. Chen, G.J. McIntyre and Zi-Li. Xue, Inorg. Chem. 53 (2014) 11552.
[34] M. Prankrishna, S.K.S., Amrita,  J. Hemming,  R. Prendergast, M. Helliwell, S.R. Choudhury,  A. Frontera and S. Mukhopadhyay, Inorg. Chem. 51 (2012) 3557.