Synthesis of photocatalytic polymer systems for the reduction of carbon dioxide

Abstract

Photokatalytische Systeme aus einem Photokatalysator und einem Photosensibilisator, wie z.B. Re und Ru-basierte Komplexe, ermöglichen die photokatalytische Reduktion von Kohlendioxid (CO2) durch sichtbares Licht mit hoher Selektivität zu Kohlenmonoxid (CO). Ionische Flüssigkeiten zeigen hohes Potenzial als kooperatives Medium, da sie nicht nur große Konzentrationen an CO2 lösen, sondern auch die Reduktion erleichtern können. Es werden daher Materialien für die photokatalytische Reduktion von CO2 zu CO unter milden Bedingungen gesucht, die sowohl Photokatalysatorelemente als auch ionische Flüssigkeiten kombinieren.Daher wurden in dieser Arbeit verschiedene Polymere-zusammengesetzt aus ionischer Flüssigkeit und photokatalytischen Elementen- durch radikalischer Copolymerisation der ionischen Flüssigkeit 1-Butyl-3-vinylimidazoliumchlorid und photokatalytisch aktiven Re- und Ru-Komplexen hergestellt. Dabei wurden unterschiedliche Verhältnisse von photokatalytischen Materialien mit Vinyl-funktionalisiertem Ligandensystem verwendet. Die gewünschten Materialien wurden mit hoher Ausbeute synthetisiert, und die Zusammensetzung der Polymere durch verschiedene analytische Methoden bestätigt.

Photocatalytic systems consisting of a photosensitizer and a photocatalyst, such as Ru and Re-based catalysts, show high selectivity for carbon monoxide (CO) formation, allowing for visible-light photocatalyzed reduction of carbon dioxide (CO2). Ionic liquids (IL) have considerable potential as cooperative media since they can solubilize large concentrations of CO2, and are also able to activate CO2. Materials that combine both photocatalyst and IL are, thus, highly desirable for a photocatalytic CO2 reduction to generate CO under benign conditions. Consequently, in this work different IL-photocatalyst polymers were developed by combining the IL 1-butyl-3-vinylimidazolium chloride and photocatalytically active Re- and Ru-complexes via radical co-polymerization, utilizing varying ratios of photocatalytic materials with vinyl functionalized ligand systems. The desired materials were obtained in high yields, and the composition of the synthesized materials was confirmed through analysis.