Nickel-centred proton reduction catalysis in a model of [NiFe] hydrogenase

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作者
Deborah Brazzolotto,Marcello Gennari,Nicolas Queyriaux,Trevor R. Simmons,Jacques Pécaut,Serhiy Demeshko,Franc Meyer,Maylis Orio,Vincent Artero,Carole Duboc
出处
期刊:Nature Chemistry [Springer Nature]
卷期号:8 (11): 1054-1060 被引量:230
标识
DOI:10.1038/nchem.2575
摘要

Hydrogen production through water splitting is one of the most promising solutions for the storage of renewable energy. [NiFe] hydrogenases are organometallic enzymes containing nickel and iron centres that catalyse hydrogen evolution with performances that rival those of platinum. These enzymes provide inspiration for the design of new molecular catalysts that do not require precious metals. However, all heterodinuclear NiFe models reported so far do not reproduce the Ni-centred reactivity found at the active site of [NiFe] hydrogenases. Here, we report a structural and functional NiFe mimic that displays reactivity at the Ni site. This is shown by the detection of two catalytic intermediates that reproduce structural and electronic features of the Ni-L and Ni-R states of the enzyme during catalytic turnover. Under electrocatalytic conditions, this mimic displays high rates for H2 evolution (second-order rate constant of 2.5 × 104 M-1 s-1; turnover frequency of 250 s-1 at 10 mM H+ concentration) from mildly acidic solutions.
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