Neue molekulare Modelle für die photochemische Wasserspaltung mit metallorganischen Verbindungen als Photokatalysatoren

Für die artifizielle Photosynthese ist die direkte photochemische Wasserspaltung in Wasserstoff und Sauerstoff von großer Bedeutung. Neben der heterogenen Photokatalyse an Halbleitern wird insbesondere die Wasserspaltung in homogener wäßriger Lösung in Erwägung gezogen. Die Einzelschritte lassen sich getrennt untersuchen, aber die Konzipierung eines cyclischen Gesamtsystems ist eine schwierige Aufgabe. Beide Gesichtspunkte werden in diesem Projekt berücksichtigt. Als Photokatalysator wird OsII(C5H5)2 (Osmocen) verwendet. In saurer Lösung wird Osmocen zu einem Hydridkomplex protoniert. Es wird erwartet, daß dessen Photolyse unter Bildung von OsIV(C2H5)22+ zur Freisetzung von Wasserstoff führt. In einem zweiten Teilsystem unterliegt dieser Os(IV)-Komplex in neutraler oder basischer Lösung einer Hydrolyse unter Bildung der Osmylverbindung OsIV(C2H5)2O, die schließlich über einen zweikernigen Komplex unter Rückbildung von OsII(C5H5)2 photochemisch Sauerstoff abspalten sollte. Die Kombination der reduktiven und oxidativen Photolyse von Osmocen in wässriger Lösung führt demnach in einem zyklischen System zur Wasserspaltung.