Photochemische Aktivierung und oxidative Spaltung von N2 und CH4 in homogener Lösung unter Verwendung von Metallkomplexen als stöchiometrische und katalytische Reagenzien
Final Report Abstract
Molekularer Stickstoff. der an Osmium gebunden vorliegt, wird durch Lichtabsorption photoaktiviert. Abhängig von den Reaktionsbedingungen können unterschiedliche Photoreaktionen (Dismutation, Oxidation und Reduktion von N2 ) beobachtet werden. Die Photoreduktion zu Hydrazin ist von besonderer Bedeutung, da sie den Transfer von 6 Elektronen erfordert und unter Umständen zu einer Anwendung führen könnte. Dabei handelt es sich um einen neuen Typ von artifizieller Photosynthese, bei der Hydrazin als Energieträger und Energiespeicher dient. Dieses System wäre besonders nachhaltig und umweltfreundlich, da bei der Energierückgewinnung lediglich Stickstoff freigesetzt wird. Zur Realisierung dieser Methode ist es noch erforderlich, die Photoreduktion von N2 in einen Kreisprozess einzubringen und damit die Reduktion als Photokatalyse durchzuführen. Der zweite besonders wichtige Aspekt dieser Arbeit hängt eng mit der „Methanol Economy“ zusammen. In diesem Fall dient Methanol als Energieträger und Energiespeicher. Für die photochemische Erzeugung von Methanol im Rahmen einer artifiziellen Photosynthese wurden zwei unterschiedliche Ansätze ausgewählt, nämlich die Photooxidation von Methan und die Photoreduktion von CO. Dabei ist uns erstmalig die Photoxidation von Methan unter ambidenten Bedingungen gelungen und zwar mit Perrhenat in wässriger Lösung. Alternativ konnte auch CO in Analogie zu N2 im koordinierten Zustand durch eine 6-Elektronen-Reduktion zu Methanol photoreduziert werden. Auch in diesem Falle wäre es zur Realisierung einer artifiziellen Photosynthese noch erforderlich, diese Photoreduktion in ein cyclisches System einzubauen.
Publications
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