Chemical structures bearing a molybdenum atom have been suggested for the catalytic reduction of N2 at ambient conditions. Previous computational studies on gas-phase MoN and MoN2 species have focused only on neutral structures. Here, an ab initio electronic structure study on the redox states of small clusters composed of nitrogen and molybdenum is presented. The complete-active space self-consistent field method and its extension via second-order perturbative complement have been applied on [MoN]n and species (n = 0, 1±, 2±). Three different coordination modes (end-on, side-on, and linear NMoN) have been considered for the triatomic . Our results demonstrate that the reduced states of such systems lead to a greater degree of N2 activation, which can be the starting point of different reaction channels.
REFERENCES
1.
K. M.
Lancaster
, M.
Roemelt
, P.
Ettenhuber
, Y.
Hu
, M. W.
Ribbe
, F.
Neese
, U.
Bergmann
, and S.
DeBeer
, Science
334
, 974
(2011
).2.
C. V.
Senoff
, J. Chem. Educ.
67
, 368
(1990
).3.
M.
Hidai
and Y.
Mizobe
, Chem. Rev.
95
, 1115
(1995
).4.
M. D.
Fryzuk
and S. A.
Johnson
, Coord. Chem. Rev.
200-202
, 379
(2000
).5.
B. A.
MacKay
and M. D.
Fryzuk
, Chem. Rev.
104
, 385
(2004
).6.
Comprehensive Coordination Chemistry II
, edited by J. A.
McCleverty
and T. J.
Meyer
(Elsevier
, 2004
).7.
M.
Hidai
and Y.
Mizobe
, Can. J. Chem.
83
, 358
(2005
).8.
Y.
Tanabe
and Y.
Nishibayashi
, Coord. Chem. Rev.
257
, 2551
(2013
).9.
K. C.
MacLeod
and P. L.
Holland
, Nat. Chem.
5
, 559
–565
(2013
).10.
B. M.
Hoffman
, D.
Lukoyanov
, Z.-Y.
Yang
, D. R.
Dean
, and L. C.
Seefeldt
, Chem. Rev.
114
, 4041
(2014
).11.
Y.
Nishibayashi
, Inorg. Chem.
54
, 9234
(2015
).12.
Y.
Tanabe
and Y.
Nishibayashi
, Chem. Rec.
16
, 1549
(2016
).13.
Y.
Nishibayashi
, Dalton Trans.
47
, 11290
(2018
).14.
K.
Shiina
, J. Am. Chem. Soc.
94
, 9266
(1972
).15.
J.
Chatt
, A. J.
Pearman
, and R. L.
Richards
, Nature
253
, 39
(1975
).16.
J.
Chatt
, A. J.
Pearman
, and R. L.
Richards
, J. Chem. Soc., Dalton Trans.
1977
, 1852
.17.
D. V.
Yandulov
and R. R.
Schrock
, Science
301
, 76
(2003
).18.
A. J.
Keane
, W. S.
Farrell
, B. L.
Yonke
, P. Y.
Zavalij
, and L. R.
Sita
, Angew. Chem., Int. Ed.
54
, 10220
–10224
(2015
).19.
Q.
Liao
, N.
Saffon-Merceron
, and N.
Mézailles
, ACS Catal.
5
, 6902
(2015
).20.
S.
Hinrichsen
, A.
Kindjajev
, S.
Adomeit
, J.
Krahmer
, C.
Näther
, and F.
Tuczek
, Inorg. Chem.
55
, 8712
(2016
).21.
L. M.
Duman
and L. R.
Sita
, J. Am. Chem. Soc.
139
, 17241
(2017
).22.
A.
Eizawa
, K.
Arashiba
, H.
Tanaka
, S.
Kuriyama
, Y.
Matsuo
, K.
Nakajima
, K.
Yoshizawa
, and Y.
Nishibayashi
, Nat. Commun.
8
, 14874
(2017
).23.
L.
Han
, X.
Liu
, J.
Chen
, R.
Lin
, H.
Liu
, F.
Lu
, S.
Bak
, Z.
Liang
, S.
Zhao
, E.
Stavitski
, J.
Luo
, R. R.
Adzic
, and H.
Xin
, Angew. Chem., Int. Ed.
58
, 2321
(2018
).24.
Y.
Ashida
, K.
Arashiba
, K.
Nakajima
, and Y.
Nishibayashi
, Nature
568
, 536
(2019
).25.
G. C.
Stephan
, C.
Sivasankar
, F.
Studt
, and F.
Tuczek
, Chem.- Eur. J.
14
, 644
(2008
).26.
J. K.
Bates
and D. M.
Gruen
, J. Mol. Spectrosc.
78
, 284
(1979
).27.
J. N.
Allison
and W. A.
Goddard
, Chem. Phys.
81
, 263
(1983
).28.
R. C.
Carlson
, J. K.
Bates
, and T. M.
Dunn
, J. Mol. Spectrosc.
110
, 215
(1985
).29.
D. A.
Fletcher
, K. Y.
Jung
, and T. C.
Steimle
, J. Chem. Phys.
99
, 901
(1993
).30.
K. Y.
Jung
, D. A.
Fletcher
, and T. C.
Steimle
, J. Mol. Spectrosc.
165
, 448
(1994
).31.
P.
Pyykkö
and T.
Tamm
, J. Phys. Chem. A
101
, 8107
(1997
).32.
A.
Martínez
, A. M.
Köster
, and D. R.
Salahub
, J. Phys. Chem. A
101
, 1532
(1997
).33.
A.
Bérces
, S. A.
Mitchell
, and M. Z.
Zgierski
, J. Phys. Chem. A
102
, 6340
(1998
).34.
I.
Shim
and K. A.
Gingerich
, J. Mol. Struct.: THEOCHEM
460
, 123
(1999
).35.
K. L.
Brown
and N.
Kaltsoyannis
, J. Chem. Soc., Dalton Trans.
1999
, 4425
.36.
F.
Stevens
, I.
Carmichael
, F.
Callens
, and M.
Waroquier
, J. Phys. Chem. A
110
, 4846
(2006
).37.
D.
Schröder
and H.
Schwarz
, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
105
, 18114
(2008
).38.
V.
Blagojevic
, V. V.
Lavrov
, G. K.
Koyanagi
, and D. K.
Bohme
, J. Am. Soc. Mass Spectrom.
30
, 1850
(2019
).39.
J. K.
Kirkland
, S. N.
Khan
, B.
Casale
, E.
Miliordos
, and K. D.
Vogiatzis
, Phys. Chem. Chem. Phys.
20
, 28786
(2018
).40.
S. N.
Khan
and E.
Miliordos
, J. Phys. Chem. A
123
, 5590
(2019
).41.
B. O.
Roos
, P. R.
Taylor
, and P. E. M.
Siegbahn
, Chem. Phys.
48
, 157
(1980
).42.
J.
Olsen
, B. O.
Roos
, P.
Jørgensen
, and H. J. A.
Jensen
, J. Chem. Phys.
89
, 2185
(1988
).43.
K.
Andersson
, P. Å.
Malmqvist
, B. O.
Roos
, A. J.
Sadlej
, and K.
Wolinski
, J. Phys. Chem.
94
, 5483
(1990
).44.
K.
Andersson
, P. Å.
Malmqvist
, and B. O.
Roos
, J. Chem. Phys.
96
, 1218
(1992
).45.
I. F.
Galván
, M.
Vacher
, A.
Alavi
, C.
Angeli
, F.
Aquilante
, J.
Autschbach
, J. J.
Bao
, S. I.
Bokarev
, N. A.
Bogdanov
, R. K.
Carlson
, L. F.
Chibotaru
, J.
Creutzberg
, N.
Dattani
, M. G.
Delcey
, S. S.
Dong
, A.
Dreuw
, L.
Freitag
, L. M.
Frutos
, L.
Gagliardi
, F.
Gendron
, A.
Giussani
, L.
González
, G.
Grell
, M.
Guo
, C. E.
Hoyer
, M.
Johansson
, S.
Keller
, S.
Knecht
, G.
Kovačeviă
, E.
Källman
, G.
Li Manni
, M.
Lundberg
, Y.
Ma
, S.
Mai
, J. P.
Malhado
, P. Å.
Malmqvist
, P.
Marquetand
, S. A.
Mewes
, J.
Norell
, M.
Olivucci
, M.
Oppel
, Q. M.
Phung
, K.
Pierloot
, F.
Plasser
, M.
Reiher
, A. M.
Sand
, I.
Schapiro
, P.
Sharma
, C. J.
Stein
, L. K.
Sørensen
, D. G.
Truhlar
, M.
Ugandi
, L.
Ungur
, A.
Valentini
, S.
Vancoillie
, V.
Veryazov
, O.
Weser
, T. A.
Wesołowski
, P. O.
Widmark
, S.
Wouters
, A.
Zech
, J. P.
Zobel
, and R.
Lindh
, J. Chem. Theory Comput.
15
, 5925
(2019
).46.
B. O.
Roos
, R.
Lindh
, P.-Å.
Malmqvist
, V.
Veryazov
, and P.-O.
Widmark
, J. Phys. Chem. A
108
, 2851
(2004
).47.
B. O.
Roos
, R.
Lindh
, P.-Å.
Malmqvist
, V.
Veryazov
, and P.-O.
Widmark
, J. Phys. Chem. A
109
, 6575
(2005
).48.
M.
Douglas
and N. M.
Kroll
, Ann. Phys.
82
, 89
(1974
).49.
B. A.
Hess
, Phys. Rev. A
33
, 3742
(1986
).50.
N.
Forsberg
and P.-Å.
Malmqvist
, Chem. Phys. Lett.
274
, 196
(1997
).51.
G.
Ghigo
, B. O.
Roos
, and P.-Å.
Malmqvist
, Chem. Phys. Lett.
396
, 142
(2004
).52.
K. A.
Gingerich
, J. Chem. Phys.
49
, 19
(1968
).53.
E.
Clementi
, H.
Kistenmacher
, and H.
Popkie
, J. Chem. Phys.
58
, 2460
(1973
).54.
A.
Papakondylis
and A.
Mavridis
, J. Phys. Chem. A
105
, 7106
(2001
).© 2021 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2021
Author(s)
You do not currently have access to this content.
