{rfName}
Re

Llicència i ús

Icono OpenAccess

Altmetrics

Grant support

The authors thank Dr. M. V. Shashkov for the GC-MS measurements and Prof. E. P. Talsi for discussions. This work was partially supported by the Ministry of Science and Higher Education of the Russian Federation within the governmental order for the Boreskov Institute of Catalysis (BIC, project AAAA-A21-121011390008-4). The studies were carried out using facilities of the shared research center "National Center of Investigation of Catalysts" at BIC. J.J.C., J.M.P., A.S.-D., and J.P.-J. are grateful for grants PID2021-128128NB-I00 and PID2020-112762GB-I00 funded by MINECO/AEI/10.13039/501100011033 and by "ERDF A way of making Europe" and the Generalitat de Catalunya (2021SGR00110). A.S.-D. also acknowledges the Spanish Ministry of Universities and the European Union - Next Generation EU for financial support through a Margarita Salas grant.

Anàlisi d'autories institucional

Puiggali-Jou, JordiAutor o coautorSole-Daura, AlbertAutor o coautorPoblet, Josep MAutor o coautorCarbo, Jorge JAutor (correspondència)

Compartir

21 d’agost de 2023
Publicacions
>
Article
Hybrid Gold

Resolving the Mechanism for H2O2 Decomposition over Zr(IV)-Substituted Lindqvist Tungstate: Evidence of Singlet Oxygen Intermediacy

Publicat a:Acs Catalysis. 13 (15): 10324-10339 - 2023-07-24 13(15), DOI: 10.1021/acscatal.3c02416

Autors: Maksimchuk, Nataliya V; Puiggali-Jou, Jordi; Zalomaeva, Olga V; Larionov, Kirill P; Evtushok, Vasilii Yu; Soshnikov, Igor E; Sole-Daura, Albert; Kholdeeva, Oxana A; Poblet, Josep M; Carbo, Jorge J

Afiliacions

Boreskov Inst Catalysis, Novosibirsk 630090, Russia - Autor o coautor
Univ Rovira & Virgili, Dept Quim Fis & Inorgan, Tarragona 43005, Spain - Autor o coautor

Resum

The decomposition of hydrogen peroxide (H2O2) is the main undesired side reaction in catalytic oxidationprocessesof industrial interest that make use of H2O2 as a terminal oxidant, such as the epoxidation of alkenes. However,the mechanism responsible for this reaction is still poorly understood,thus hindering the development of design rules to maximize the efficiencyof catalytic oxidations in terms of product selectivity and oxidantutilization efficiency. Here, we thoroughly investigated the H2O2 decomposition mechanism using a Zr-monosubstituteddimeric Lindqvist tungstate, (Bu4N)(6)[{W5O18Zr(& mu;-OH)}(2)] ({ZrW ( 5 ) } ( 2 )),which revealed high activity for this reaction in acetonitrile. Themechanism of the {ZrW ( 5 ) } ( 2 )-catalyzed H2O2 degradationin the absence of an organic substrate was investigated using kinetic,spectroscopic, and computational tools. The reaction is first orderin the Zr catalyst and shows saturation behavior with increasingH(2)O(2) concentration. The apparent activationenergy is 11.5 kcal & BULL;mol(-1), which is significantlylower than the values previously found for Ti- and Nb-substitutedLindqvist tungstates (14.6 and 16.7 kcal & BULL;mol(-1), respectively). EPR spectroscopic studies indicated the formationof superoxide radicals, while EPR with a specific singlet oxygen trap,2,2,6,6-tetramethyl-piperidone (4-oxo-TEMP), revealed the generationof O-1(2). The interaction of test substrates,& alpha;-terpinene and tetramethylethylene, with H2O2 in the presence of {ZrW ( 5 ) } ( 2 ) corroborated the formationof products typical of the oxidation processes that engage O-1(2) (endoperoxide ascaridole and 2,3-dimethyl-3-butene-2-hydroperoxide,respectively). While radical scavengers (BuOH)-Bu- t and p-benzoquinone produced no effect on theperoxide product yield, the addition of 4-oxo-TEMP significantly reducedit. After optimization of the reaction conditions, a 90% yield ofascaridole was attained. DFT calculations provided an atomistic descriptionof the H2O2 decomposition mechanism by Zr-substitutedLindqvist tungstate catalysts. Calculations showed that the reactionproceeds through a Zr-trioxidane [Zr-& eta;(2)-OO(OH)] keyintermediate, whose formation is the rate-determining step. The Zr-substitutedPOM activates heterolytically a first H2O2 moleculeto generate a Zr-peroxo species, which attacks nucleophilically toa second H2O2, causing its heterolytic O-Ocleavage to yield the Zr-trioxidane complex. In agreement with spectroscopicand kinetic studies, the lowest-energy pathway involves dimeric Zrspecies and an inner-sphere mechanism. Still, we also found monomericinner- and outer-sphere pathways that are close in energy and couldcoexist with the dimeric one. The highly reactive Zr-trioxidane intermediatecan evolve heterolytically to release singlet oxygen and also decomposehomolytically, producing superoxide as the predominant radical species.For H2O2 decomposition by Ti- and Nb-substitutedPOMs, we also propose the formation of the TM-trioxidane key intermediate,finding good agreement with the observed trends in apparent activationenergies.

Paraules clau

ActivationDftGenerationHydrogen peroxide decompositionHydrogen trioxide hooohHydroxyl radicalsIsopropyl-alcoholLindqvist tungstateLindqvisttungstateLow-temperature ozonationMolecular-orbital methodsOxidationPeroxo intermediateSinglet oxygenSuperoxide ionZirconium

Indicis de qualitat

Impacte bibliomètric. Anàlisi de la contribució i canal de difusió

El treball ha estat publicat a la revista Acs Catalysis a causa de la seva progressió i el bon impacte que ha aconseguit en els últims anys, segons l'agència WoS (JCR), s'ha convertit en una referència en el seu camp. A l'any de publicació del treball, 2023, es trobava a la posició 21/178, aconseguint així situar-se com a revista Q1 (Primer Cuartil), en la categoria Chemistry, Physical.

Des d'una perspectiva relativa, i tenint en compte l'indicador de impacte normalitzat calculat a partir de les Citacions Mundials proporcionades per WoS (ESI, Clarivate), proporciona un valor per a la normalització de citacions relatives a la taxa de citació esperada de: 1.4. Això indica que, comparat amb treballs en la mateixa disciplina i en el mateix any de publicació, el situa com un treball citat per sobre de la mitjana. (font consultada: ESI 14 Nov 2024)

Aquesta informació es reforça amb altres indicadors del mateix tipus, que encara que dinàmics en el temps i dependents del conjunt de citacions mitjanes mundials en el moment del seu càlcul, coincideixen a posicionar en algun moment el treball, entre el 50% més citats dins de la seva temàtica:

  • Mitjana Ponderada de l'Impacte Normalitzat de l'agència Scopus: 1.55 (font consultada: FECYT Febr 2024)
  • Field Citation Ratio (FCR) de la font Dimensions: 8.77 (font consultada: Dimensions Nov 2025)

Concretament, i atenent a les diferents agències d'indexació, aquest treball ha acumulat, fins a la data 2025-11-03, el següent nombre de cites:

  • WoS: 14
  • Scopus: 17
  • Europe PMC: 1
  • Google Scholar: 5

Impacte i visibilitat social

Des de la dimensió d'influència o adopció social, i prenent com a base les mètriques associades a les mencions i interaccions proporcionades per agències especialitzades en el càlcul de les denominades "Mètriques Alternatives o Socials", podem destacar a data 2025-11-03:

  • L'ús, des de l'àmbit acadèmic evidenciat per l'indicador de l'agència Altmetric referit com a agregacions realitzades pel gestor bibliogràfic personal Mendeley, ens dona un total de: 18.
  • L'ús d'aquesta aportació en marcadors, bifurcacions de codi, afegits a llistes de favorits per a una lectura recurrent, així com visualitzacions generals, indica que algú està fent servir la publicació com a base del seu treball actual. Això pot ser un indicador destacat de futures cites més formals i acadèmiques. Aquesta afirmació està avalada pel resultat de l'indicador "Capture", que aporta un total de: 18 (PlumX).

Amb una intenció més de divulgació i orientada a audiències més generals, podem observar altres puntuacions més globals com:

  • El Puntuació total de Altmetric: 4.4.
  • El nombre de mencions a la xarxa social X (abans Twitter): 5 (Altmetric).

És fonamental presentar evidències que recolzin l'alineació plena amb els principis i directrius institucionals sobre Ciència Oberta i la Conservació i Difusió del Patrimoni Intel·lectual. Un clar exemple d'això és:

  • El treball s'ha enviat a una revista la política editorial de la qual permet la publicació en obert Open Access.
  • Assignació d'un Handle/URN com a identificador dins del Dipòsit en el Repositori Institucional: http://hdl.handle.net/20.500.11797/imarina9327205

Anàlisi del lideratge dels autors institucionals

Aquest treball s'ha realitzat amb col·laboració internacional, concretament amb investigadors de: Russia.

Hi ha un lideratge significatiu, ja que alguns dels autors pertanyents a la institució apareixen com a primer o últim signant, es pot apreciar en el detall: Últim Autor (Carbó Martin, Jorge Juan).

l'autor responsable d'establir les tasques de correspondència ha estat Carbó Martin, Jorge Juan.