Co(aPPy)是迄今为止报道的用于质子还原的最稳定和活性的分子第一行过渡
金属
催化剂之一。通过机理研究了解其高性能的起源可能有助于开发更好的
催化剂。在这项工作中,我们在有机溶剂和
水中对 Co(aPPy) 的催化机理进行了电
化学探讨。我们发现,根据溶剂和介质的酸度,可能会发生不同的机制。在以强酸作为质子源的有机溶剂中,催化作用在Co II单电子还原为Co I后立即开始,而在弱酸存在下,
钴中心需要还原两次才能发生催化作用。在
水相中,我们发现了截然不同的电
化学行为,其中 Co(aPPy) 络合物被发现是不同电催化物质的预
催化剂。我们认为,在这种活性
催化剂中,
吡啶环在pH ≤ 5时解离并充当质子中继,从而打开了Co I
中间体的快速质子化途径并产生高催化活性。此外,我们通过恒电位本体电解确定该
催化剂在 pH 3 时最稳定。因此,该
催化剂在
水环境中的低 pH 下发挥最佳作用,其中
吡啶充当质子梭,高酸度也防止
催化剂失活。