Hiilidioksidin sähkökemiallinen pelkistäminen hiilipinnalle kovalenttisesti kiinnitetyillä siirtymämetallikatalyyteillä

Abstract

Pro gradu -tutkielman kirjallisessa osassa tarkasteltiin siirtymämetallikeskeisiä hiilidioksidin pelkistämiseen käytettäviä katalyyttejä keskittyen erityisesti kobolttiporfyriineihin sekä renium- ja rutenium-2,2’-bipyridiinitrikarboksylaatteihin. Näiden tyyppisillä katalyyteillä on tyypillisesti CO2:n pelkistyksen kannalta erinomaisia ominaisuuksia, kuten korkea pelkistystehokkuus ja hyvä selektiivisyys. Tämän vuoksi ne valikoituivat tässä tutkielmassa tarkasteltaviksi yhdisteiksi. Tutkielmassa käytiin läpi myös katalyyttien kiinnittämistä hiilipinnalle ja sen vaikutusta pelkistykseen. Pro gradu -tutkielman kokeellisessa osassa syntetisoitiin kaksi kirjallisessa osassa esitellyistä katalyyteistä, fac-Re(4-NH2-bpy)(CO)3Cl ja fac-Re(4-(4-NH2-Ph)bpy)(CO)3Cl. Molempien katalyytin bipyrdiiniligandin syynteesissä oli hieman haasteita, mutta molempia katalyyttejä onnistuttiin kuitenkin syntetisoimaan riittävä määrä jatkotestausta varten. Katalyyttien synteesien lisäksi kokeellisessa osassa pyrittiin valmistamaan 3D-tulostamalla hiilielektrodi, jonka pinnalle valmistettuja katalyyttejä olisi mahdollista kiinnittää kovalentisesti. Tulostusparametrejä pyrittiin optimoimaan kokeellisen osan aikana käyttämällä tulostusmateriaaleina sekä polyamidi 12:n, että polystyreenin eri seossuhteita grafiitin kanssa. Vaikka tutkielman aikana saavutettiin merkittäviä edistysaskelia, elektrodien 3D-tulostaminen vaatii vielä hieman lisätarkastelua, jotta saavutetaan mekaanisesti riittävän kestävä kappale valmistettujen katalyyttien kiinnittämiselle sen pinnalle.