This work deals with the sustainable generation of hydrogen (H2) from formic acid and ethanol using catalysts. Central focus is the identification, testing and optimization of non-precious metal catalysts (e.g. Fe) as an alternative to expensive, less available or toxic precious metal-containing complexes (Ir, Rh, Ru, Os). The use of Fe(II)/Fe(III) salts in combination with tetradentate phosphines leads even under base-free conditions to efficient dehydrogenation of formic acid that is comparable to noble metal catalysts. The influence of solvent, polydentate ligands and additives on iron and ruthenium catalysis was studied as well as the reaction mechanism elucidated via spectroscopy. The use of ruthenium catalysts and the optimization of reaction conditions allowed the development of continuous and long-term stable H2 generation from formic acid. Ruthenium pincer-type complexes are suitable for the efficient and selective production of H2 from "bio" ethanol with concomitant formation of major products, such as acetic acid.
Diese Arbeit befasst sich mit der nachhaltigen Wasserstofferzeugung aus Ameisensäure und Ethanol unter Einsatz von Katalysatoren. Im Mittelpunkt der Arbeit steht die Identifizierung, Testung und Optimierung nicht-edelmetallhaltiger Katalysatoren (z. B. Fe) als Alternative zu teuren, weniger verfügbaren oder giftigen edelmetallhaltigen Komplexen (Ir, Rh, Ru, Os). Der Einsatz von Fe(II)/Fe(III)-Salzen in Kombination mit tetradentatem Phosphin führt selbst unter basenfreien Bedingungen zu hohen Wasserstoffraten, die mit Edelmetallkatalysatoren vergleichbar sind. Der Einfluss von Lösungmittel, polydentaten Liganden und Additiven wurde in der Eisen- und Rutheniumkatalyse untersucht und der Reaktionsmechanismus mittels Spektroskopie studiert. Der Einsatz von Rutheniumkatalysatoren und die Optimierung der Reaktionsbedingungen erlaubte die Entwicklung von kontinuierlicher und langzeitstabiler Wasserstoffentwicklung aus Ameisensäure. Ruthenium Pincer-Komplexe eignen sich für die effiziente und selektive Wasserstofferzeugung aus „Bio“ethanol unter gleichzeitiger Bildung bedeutender Produkte, der Essigsäure.