Neue multinukleare Metallkatalysatoren zur lichtgetriebenen Aktivierung von Wasser und zur Reduktion von CO2

• Antragsteller: Dr. Matthias Schwalbe
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 177906372

Neue hetero-oligonukleare metallorganische Verbindungen für die lichtgetriebene Aktivierung von Wasser und Kohlendioxid sollen hergestellt werden, um neue Katalysatoren zur Erzeugung von Wasserstoff und Sauerstoff (Brennstoffzellentreibstoff) sowie der Nutzung von CO2 als C1 Baustein bereitzustellen. Die Verknüpfung von photoaktiven mit katalytisch aktiven Metallzentren durch spezielle Liganden soll einen gezielten Photoelektronentransfer ermöglichen, welcher die erforderlichen Elektronenäquivalente bzw. -löcher bereitstellt, um die Transformation der schwer zu aktivierenden kleinen Moleküle zu bewirken. Die Photooxidation von [O2-] zu O2 soll speziell an metallabhängigen Funktionseinheiten untersucht werden, die zum einen aus verschiedenen porphyrinoiden Zentren bestehen, die über ein Rückgrat miteinander verbunden sind, zum anderen aber über Katalysezentren verfügen soll, die über planare aromatische Brückenliganden stabilisiert werden. Die Untersuchungen von Reduktionsprozessen, speziell der lichtaktivierten Reduktion von CO2, soll an supramolekularen Aggregaten geschehen, die aus folgenden drei Funktionseinheiten bestehen: einem photoaktiven Metallzentrum zum Einfangen von Lichtenergie (typischenweise eine Polypyridyl-Ruthenium-Verbindung), einem geeigneten Brückenliganden mit ausgedehntem π-Systemen, der Elektronenspeicherpotenzial besitzt, und einem katalytisch aktiven Metallzentrum. Die Untersuchung der Steuerbarkeit der beabsichtigten organischen Transformationen durch Licht einerseits und der gezielten Veränderung der Ligandensphären andererseits soll einen Beitrag für die Entwicklung moderner Syntheseverfahren mittels neuer Katalysatoren leisten und neue Einsichten in die ablaufenden Prozesse, z. B. durch die Isolierung reaktiver Intermediate, liefern. Ein Langzeitziel führt dann zur Verknüpfung der Redox-Teilreaktionen in einem katalytischen System, d. h. speziell die Verbindung von Protonenreduktion und Oxidoxidation zur lichtgetriebenen Wasserspaltung an einem Katalysatormolekül.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen