Voltammetrische Untersuchungen an elektrokatalytisch wirksamen Phthalocyaninen und Tetraazaannulenen in konzentrierter Schwefelsäure

Abstract

AbstractUnter den Metallchelaten des Phthalocyanins (Me‐Pc), des polymeren Phthalocyanins und des Tetraazaannulens (Me‐TAA) mit Me = H, Fe, Co, Ni und Cu befinden sich Vertreter hoher Aktivitä bezüglich einer Elektrokatalyse der Sauerstoffreduktion. Aus voltammetrischen Messungen an den in 85‐96% Schwefelsäure gelösten Chelaten wurden Oxidations‐ und Reduktionspotentiale erhalten, die teils einer Umladung des Zentralatoms (Einelektronenstufen), teils der Reduktion oder Oxidation des Ringsystems in Ein‐ bis Achtelektronenstufen zuzuordnen sind. Die besonders aktiven Elektrokatalysatoren (Fe‐Pc, Co‐TAA) sind gekennzeichnet durch eine positive Potentiallage der Redoxpotentiale und durch eine ausgeprägte Positivierung der polarographischen Sauerstoffstufe in 85% iger Schwefelsäure. Dies führt zu einem Mechanismus der Sauerstoffreduktion, die als “Redoxkatalyse” bezeichnet wird. In einer chemischen Teilreaktion oxydiert der am Chelat koordinierte Sauerstoff den Katalysator zum Kation. Hierauf folgt die elektrochemische Reduktion des Kations zu der Ausgangsverbindung. Die Konsequenzen dieses Modells bezüglich Aktivität und Stabilität der Elektrokatalysatoren werden diskutiert.