Synthese und Charakterisierung bimetallischer, gemischt-valenter Kryptate zur Aufklärung des Mechanismus der photochemischen Umwandlung von CO2 bzw. als Katalysatoren für die photochemische und elektrochemische CO2-Reduktion

Stipendiatin/Stipendiat: Julia Jökel

Die Endlichkeit fossiler Ressourcen und der mit ihrer Verbrennung einhergehende CO2-Ausstoß verlangen nach Alternativen, um den stetig steigenden Energiebedarf zu decken und gleichzeitig die Kohlendioxid-Bilanz zu verbessern. Die Umwandlung von CO2 in Chemierohstoffe ist daher eine wertvolle Strategie, um den Einsatz fossiler Rohstoffe zu umgehen und einen nachhaltigen Kohlenstoffkreislauf zu etablieren..

Während die industrielle Aktivierung von CO2 eine große Herausforderung darstellt und harsche Bedingungen erfordert, können natürlich vorkommende Enzyme wie die Kohlenstoffmonoxid-Dehydrogenasen (CODH) die Umwandlung von CO2 zu CO unter milden Bedingungen katalysieren. Die Reaktion verläuft dabei an heterobimetallischen, aktiven Zentren, welche in eine schwefelreiche, schützende Umgebung eines Proteins eingebettet sind.

Obwohl in der Vergangenheit synthetisch hergestellte, mononukleare, homogene Photo- und Elektrokatalysatoren für die Reduktion von CO2 entwickelt wurden, ist oft der Zusatz eines zweiten Metallzentrums für die effektive Umwandlung oder Stabilität der aktiven Spezies erforderlich. Azakryptanden eröffnen mit zwei separierten Metall-Koordinationsstellen den kontrollierten Zugang zu bimetallischen Komplexverbindungen und bieten eine schützende Ligandenumgebung.

Während Metallkomplexe der Azakryptanden ausführlich für die Fixierung von kleinen Molekülen erforscht sind, ist bisher kaum über heterobimetallische Azakryptate und deren Fähigkeit, CO2 zu reduzieren, bekannt. Folglich ist das Ziel dieser Forschungsarbeit, die Schlüsselmerkmale der CODHs in die Struktur der Azakryptanden zu implementieren, um potentielle Photo- und Elektrokatalysatoren für die effiziente und selektive Reduktion von CO2 zu entwickeln.

Förderzeitraum:
01.07.2019 - 30.06.2022

Institut:
Ruhr-Universität Bochum
Fakultät für Chemie und Biochemie
Lehrstuhl für Anorganische Chemie I

Betreuer:
Prof. Dr. Ulf-Peter Apfel

E-Mail: E-Mail schreiben

Publikationen: