Michael Stelter

Elektrokatalytische Sauerstoffreduktion an übergangsmetallporphyrinmodifizierten Graphitelektroden

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Kurzfassung in Deutsch

Die Arbeit befaßt sich mit Modellsystemen zur elektrokatalytischen Reduktion von Sauerstoff in wäßriger saurer Elektrolytlösung. Ziel ist es, zum Verständnis des Reduktionsmechanismus an makrozyklischen Elektrokatalysatoren beizutragen, da diese Stoffklasse ein Potential zum Einsatz in PEM-Brennstoffzellen besitzt. Untersucht wurden meso-arylsubstituierte Fe-, Co- und Ni-Metalloporphyrine auf einem graphitischen Träger. Die Moleküle wurden in systematischer Weise modifiziert, um Struktur-Reaktivitäts-Beziehungen zu finden. Synthese, spektroskopische Charakterisierung (UV-vis, IR, Raman) und Applikation sind beschrieben. Die Reduktion wurde mit klassischer Elektroanalytik (CV, RDE, RRDE, Impedanzmessung) und in situ-Ramanspektroskopie untersucht. Die Aktivität der Modellkatalysatoren ist abhängig vom Zentralion und den Arylsubstituenten und läßt sich teilweise mit den Hammett-Konstanten von Substituenten korrelieren. Aussagen zum Mechanismus lassen sich aus klassischer Elektroanalytik ableiten, es wurde jedoch ausschließlich 2-Elektronen-Reduktion beobachtet. Mit der in situ-Ramanspektroskopie läßt sich unter Ausnutzung des Resonanzeffekts der elektronische Zustand der Komplexe unter elektrochemischen Bedingungen beobachten. Aussagen zum Elektronentransfer und zur Redoxkatalyse werden gewonnen. Weiterhin lassen sich sowohl die geometrische Orientierung und Koordination der Chelate an die Kohlenstoffunterlage als auch die Art der Koordination des Sauerstoffmoleküls an den Katalysator untersuchen. Die untersuchten Moleküle waren parallel zur Kohlenstoffoberfläche orientiert, mit sauerstoffhaltigen Oberflächengruppen als axialem Ligand am Zentralion. Für Fe-Porphyrine wurde eine gewinkelt lineare Koordination des Sauerstoffmoleküls an das Metallzentrum gefunden.

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Schlagwörter
electrochemistry
Schlagwörter
porphyrins
Schlagwörter
Raman spectroscopy
Schlagwörter
fuel cell
Schlagwörter
spectroelectrochemistry
Schlagwörter
oxygen
Schlagwörter
reduction
SWD SchlagworteElektrochemie
SWD SchlagwortePorphyrine
SWD SchlagworteRaman-Spektroskopie
SWD SchlagworteBrennstoffzelle
SWD SchlagworteSpektroelektrochemie
SWD SchlagworteSauerstoff
SWD SchlagworteReduktion
DDC Klassifikation540
Institution(en) 
HochschuleTU Chemnitz
FakultätFakultät für Naturwissenschaften
DokumententypDissertation
SpracheDeutsch
Tag d. Einreichung (bei der Fakultät)24.07.2001
Tag d. Verteidigung / Kolloquiums / Prüfung18.05.2001
Veröffentlichungsdatum (online)24.07.2001
persistente URNurn:nbn:de:swb:ch1-200100652

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