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Titelaufnahme

Titel
Novel Photocatalytic Pathways Towards Visible-light Driven Hydrogen Generation and other Reduction Processes in Pure Water / submitted by Simon Salzl, MSc
AutorInnenSalzl, Simon
Beurteiler / BeurteilerinKnör, Günther ; Brüggeller, Peter
Betreuer / BetreuerinKnör, Günther
ErschienenLinz, 2017
UmfangVIII, 71 Blätter : Illustrationen
HochschulschriftUniversität Linz, Dissertation, 2017
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Wasserstoff / grüne Chemie / Photokatalyse / Reaktionsmechanismen / Nanopartikel
Schlagwörter (EN)hydrogen / green chemistry / photocatalysis / reaction mechanisms / nano particles
Schlagwörter (GND)Wasserstoff / Grüne Chemie / Fotokatalyse / Reaktionsmechanismus / Nanopartikel
URNurn:nbn:at:at-ubl:1-18786 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
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Novel Photocatalytic Pathways Towards Visible-light Driven Hydrogen Generation and other Reduction Processes in Pure Water [3.16 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Englisch)

The goal of this thesis was to achieve photocatalytic hydrogen generation from aqueous solution. On the way towards this goal, some discoveries related to the desired reaction were made. These were further researched, eventually leading to three publications which comprise the main chapters of this thesis.

The first one treats a so far unknown way to achieve photocatalytic hydrogen generation: a zinc porphyrin derivative as photosensitive dye generates molecular hydrogen from water while only requiring the addition of a sacrificial electron donor. Other currently known systems like this would also require the presence of a dedicated hydrogen evolution catalyst. Furthermore, various donors were tested, leading to the proof that sulfite could also be used; this compound is very cheap and vast quantities of it are so far an unused waste product.

The second publication treats a silicon phthalocyanine derivative that has been made water soluble through axial ligands. ^As known from previous research, this compound is able to generate radicals of surprising longevity upon irradiation with red light in the presence of an electron donor. The photocatalytically generated radical was supposed to be used for hydrogen generation, but this did not yet succeed. However, it was shown in this work that the radical was capable of reducing silver ions to elemental silver in nanoparticle form; their existence was proven using transmission electron microscopy. This is also a new way to generate those particles.

The second publication treats a silicon phthalocyanine derivative that has been made water soluble through axial ligands. As known from previous research, this compound is able to generate radicals of surprising longevity upon irradiation with red light in the presence of an electron donor. The photocatalytically generated radical was supposed to be used for hydrogen generation, but this did not yet succeed. ^However, it was shown in this work that the radical was capable of reducing silver ions to elemental silver in nanoparticle form; their existence was proven using transmission electron microscopy. This is also a new way to generate those particles.

Zusammenfassung (Deutsch)

Das Ziel dieser Arbeit war, photokatalytisch Wasserstoff aus wässriger Lösung herzustellen. Auf dem Weg dorthin wurden einige Entdeckungen mit engem Bezug zu der gewünschten Reaktion gemacht. Diese wurden näher erforscht, was letztlich zu drei Publikationen führte, aus denen die Hauptkapitel dieser Arbeit bestehen.

Die erste beschäftigt sich mit einem bisher unbekannten Weg, die genannte Reaktion zu erreichen: ein Zinkporphyrinderivat als photosensitiver Farbstoff erzeugt molekularen Wasserstoff aus Wasser, was nur die weitere Zugabe eines Elektronendonors als Opfersubstanz erfordert. Andere aktuell bekannte Systeme mit ähnlichem Aufbau würden außerdem noch die Anwesenheit eines auf Wasserstoffentwicklung spezialisierten Katalysators erfordern.

Die zweite Publikation befasst sich mit einem durch axiale Liganden wasserlöslich gemachten Siliziumphthalocyaninderivat. ^Diese Verbindung erzeugt, wie aus früheren Untersuchungen bekannt, bei Bestrahlung mit rotem Licht in der Präsenz eines Elektronendonors ein stabiles Radikal. Dieses sollte verwendet werden, um Wasserstoff zu erzeugen, was jedoch noch nicht gelang. Es wurde allerdings in dieser Arbeit nachgewiesen, dass das Radikal sich eignet, um Silberionen zu elementarem Silber in Nanopartikelform zu reduzieren; diese wurden mit Transmissionselektronenmikroskopie nachgewiesen. Es handelt sich ebenfalls um einen neuen Weg, diese Partikel zu erzeugen.

Zuletzt wurde eine bisher als Katalysator in organischen Reaktionen verwendete Verbindung auf ihre Eignung untersucht, Protonen zu Wasserstoff zu reduzieren. Die dafür notwendigen Elektronen sollten erneut von einem Farbstoff-und-Donor-System bei Bestrahlung geliefert werden. ^Die Verbindung aus Palladium-Nanopartikeln, welche durch Pyridin-Liganden stabilisiert und durch Einbettung in eine Polyethylenglykolmatrix wasserlöslich gemacht wurden, war dazu in der Lage. Es wurden zwei Systeme optimiert: eines, mit dem Farbstoff Eosin Y, auf bemerkenswert hohe Ausbeuten; ein zweites, mit einem neu synthetisierten und charakterisierten Farbstoff auf Osmium-Basis, auf sehr hohe Stabilität. Besonders letztere war in dieser Form für molekulare Systeme nach bestem Wissen der Autoren unerreicht.

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