Übergangsmetallkomplexe als Katalysatoren für die elektrische Umwandlung von CO₂ – eine metallorganische Perspektive

Abstract

Die elektrokatalytische Umwandlung von Kohlendioxid ist in der CO2‐Nutzung seit langem von Interesse. Während sich viele Studien auf den direkten Elektronentransfer vom Elektrodenmaterial auf das CO2‐Molekül konzentrieren, bieten molekulare Übergangsmetallkomplexe in Lösung die Möglichkeit, als Katalysatoren für den Elektronentransfer zu wirken. C1‐Verbindungen wie Kohlenmonoxid, Formiat oder Methanol werden oft als Hauptprodukte angestrebt, aber auch kompliziertere Umwandlungen sind innerhalb der Koordinationssphäre des Metallzentrums möglich. Dieser Perspektivartikel behandelt ausgewählte Beispiele, um die gegenwärtig favorisierten Mechanismen für die elektrochemisch induzierten und durch homogene Übergangsmetallkomplexe geförderten Umwandlungspfade von CO2 zu illustrieren und zu kategorisieren. Diese Erkenntnisse werden mit den Konzepten und Elementarschritten der metallorganischen Katalyse untermauert, um mögliche Strategien zur Erweiterung der molekularen Produktvielfalt als Zukunftsperspektive abzuleiten.

Electrocatalytic reduction of CO2 to CO by Fe(iii) carbazole–porphyrins in homogeneous molecular systems

“…9,10 On the other hand, homogeneous metal complexes are essential systems for studying CO 2 RR mechanisms at a molecular level, offering superior selectivity and exceptional activity. [11][12][13] Wang and co-workers found that homogeneous catalysts were actually dynamically adsorbed on the electrode surface in a homogeneous system. 14 These metal complexes allow for precise tailoring of well-defined active site structures.…”

Mediated Inner-Sphere Electron Transfer Induces Homogeneous Reduction of CO2 via Through-Space Electronic Conjugation

“…[1][2][3] The conversion of CO2 to value-added products, as part of a carbon neutral (or negative) cycle, is an attractive strategy for addressing the challenges associated with the rising atmospheric CO2 concentration. [4][5][6][7][8][9] The electrocatalytic reduction of CO2 to CO could significantly alter the emissions impact of industrial processes related to Fischer-Tropsch chemistry and syngas, if hydrogen from renewable sources is used. [10][11][12][13] The reduction of CO2 to CO by molecular electrocatalysts requires the sequential transfer of two electrons and an oxo acceptor (e.g.…”