Dinukleare Rhenium- und 3d-Metallkomplexe mit protonresponsiven Liganden in der elektro-katalytischen CO2-Reduktion

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Protonengekoppelte Elektronentransfer (PCET) Reaktionen sind entscheidend in der Biologie. Diese Arbeit erweitert Ansätze zur Nutzung von PCET Reaktionen für molekulare Komplexe. Durch die Synthese neuartiger protonresponsiver Liganden wurden geeignete 3d-Metall- und Rheniumkomplexe entwickelt und charakterisiert. Ein Schwerpunkt liegt auf der hypothetischen PCET Reaktion zweier isoelektronischer, dinuklearer Kupferkomplexe. Erstmals wurde für Kupfer die thermodynamische Kopplung von ionisierbaren NH-Imidazolyl- und NH-Pyrazolyl-Protonen sowie der Elektronentransfer quantifiziert. Geeignete Katalysatoren können über PCET energetisch günstige Reaktionspfade zur Aktivierung kleiner Moleküle ermöglichen, insbesondere bei der Reduktion von Kohlenstoffdioxid. Die Untersuchung von Cobalt- und Eisenkomplexen als CO2-Reduktionskatalysatoren zeigt, dass Verbindungen mit entsprechenden Strukturmotiven hohe Aktivität aufweisen. Die dinuklearen Rheniumkomplexe stellen eine Weiterentwicklung bekannter Katalysatoren für die CO2-Reduktion dar. Eine detaillierte spektroskopische und theoretische Analyse bietet Einblicke in die Reduktionschemie dieser Verbindungen und deren Reaktivität in der elektrokatalytischen CO2-Reduktion, insbesondere hinsichtlich des Einflusses der internen Protonenquelle. Protokolle zur Überprüfung und Quantifizierung der CO2-Reduktionsprodukte wurden ebenfalls etabliert.