Untersuchung der Wasserstoffproduktion anhand einer Reihe von Metall-Mabiq-Komplexen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Hubert A. Gasteiger; Professorin Dr. Corinna Hess
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 319960088

Im Mittelpunkt des Projekts steht eine Reihe von makrozyklischen Metallkomplexen und deren Verwendung als Katalysatoren zur Wasserstoffentwicklung. Wasserstoff ist eine vielversprechende alternative zu fossilen Brennstoffen. Um Wasserstoff als alternativen Energieträger zu etablieren, ist jedoch die Entwicklung von effizienten und kostensparenden Katalysatoren zu dessen Produktion von Nöten. Bei der Entwicklung von Elektrokatalysatoren mit späten Übergangsmetallen der ersten Reihe zur Wasserstoffherstellung wurden bereits bedeutende Fortschritte gemacht. Bislang sind jedoch einige Gesichtspunkte bezüglich des Reaktionsmechanismus ungeklärt und die Katalysatoreigenschaften müssen noch optimiert werden, wozu weitere Forschungsarbeiten und die Entwicklung neuer Katalysatorsysteme unerlässlich sind.Im Folgenden beschreiben wir Studien zur detaillierten Untersuchung der elektrokatalytischen Wasserstoffentwicklung durch eine Serie von Metallkomplexen mit einem besonderen redoxaktiven makrozyklischen Liganden, Mabiq. Das Projekt beinhaltet eingehende mechanistische Studien, sowie Untersuchen zur Abhängigkeit von Struktur und Eigenschaften, mit folgenden Schlüsselzielen:1. Untersuchung der katalytischen Leistung der Cobalt-Mabiq Komplexe;2. Identifizierung der Reaktionswege zur Wasserstofffreisetzung durch Cobalt-Mabiq Komplexe und zugehöriger Reaktionsintermediate;3. Erforschung strukturabhängiger Beiträge zur Katalysatorreaktivität durch die zusätzliche Untersuchung von analogen Eisen- und Nickelkomplexen, sowie die Evaluierung modifizierter Liganden;4. Ermittlung der koordinationschemischen Eigenschaften der zweiten verfügbaren Metallbindungszentrums an unserem Liganden, einschließlich erster Studien zu dessen Einfluss auf die katalytischen Eigenschaften.Im Projekt werden eine Kombination von synthetischen, elektrochemischen und spektroskopischen Methoden, sowie Reaktivitätsstudien verwendet.Ziel der Forschungsarbeiten ist es unbekannte Aspekte des Reaktionsmechanismus der Wasserstoffentwicklungsreaktion zu klären und Beiträge zum Design von verbesserten Katalysatoren zu leisten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen