Ruthenium Clusters as Proton Reduction Catalysts
(2024) KEMR10 20241Department of Chemistry
- Abstract
- Biomimetic models inspired by natural [FeFe] hydrogenases have good potential for clean hydrogen production. Improving these models to increase their efficiency is a challenge that requires further research and development. This study aims to explore the catalytic behavior of ruthenium-based clusters in proton reduction to create hydrogen production catalysts inspired by natural hydrogenases. Four ruthenium-based clusters were synthesized, characterized using NMR and IR spectroscopy, and evaluated as proton reduction electrocatalysts using cyclic voltammetry under nitrogen atmosphere with para-tosylic acid as the proton source. All four complexes showed catalytic activity for proton reduction, with differences in their reduction... (More)
- Biomimetic models inspired by natural [FeFe] hydrogenases have good potential for clean hydrogen production. Improving these models to increase their efficiency is a challenge that requires further research and development. This study aims to explore the catalytic behavior of ruthenium-based clusters in proton reduction to create hydrogen production catalysts inspired by natural hydrogenases. Four ruthenium-based clusters were synthesized, characterized using NMR and IR spectroscopy, and evaluated as proton reduction electrocatalysts using cyclic voltammetry under nitrogen atmosphere with para-tosylic acid as the proton source. All four complexes showed catalytic activity for proton reduction, with differences in their reduction potentials. The addition of acid led to new reduction waves and with increasing acid concentrations, the current varied, indicating active proton-coupled electron transfer. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Världen står inför en stor energifråga, nämligen hur man skall kunna fasa ut användning av sådana fossila bränslen som kol och olja. En lovande lösning är vätgas, eftersom den endast producerar vatten när den förbränns, vilket gör den mycket renare för miljön. Forskare utforskar sätt att producera vätgas med förnybar energi, vilket kan hjälpa till att minska vårt beroende av fossila bränslen och stödja övergången till en ekonomi med låga koldioxidutsläpp.
Hydrogenaser är naturliga enzymer som finns i vissa bakterier. Dessa enzymer hjälper till att omvandla vätgas till protoner och elektroner, eller den omvända reaktionen. Sådana reaktioner är viktiga för att använda vätgas som energikälla. Det finns tre huvudtyper av hydrogenaser, var... (More) - Världen står inför en stor energifråga, nämligen hur man skall kunna fasa ut användning av sådana fossila bränslen som kol och olja. En lovande lösning är vätgas, eftersom den endast producerar vatten när den förbränns, vilket gör den mycket renare för miljön. Forskare utforskar sätt att producera vätgas med förnybar energi, vilket kan hjälpa till att minska vårt beroende av fossila bränslen och stödja övergången till en ekonomi med låga koldioxidutsläpp.
Hydrogenaser är naturliga enzymer som finns i vissa bakterier. Dessa enzymer hjälper till att omvandla vätgas till protoner och elektroner, eller den omvända reaktionen. Sådana reaktioner är viktiga för att använda vätgas som energikälla. Det finns tre huvudtyper av hydrogenaser, var och ett med olika metalljoner i sitt kärna, och dessa metaller hjälper till med vätgasomvandlingen.
Under de senaste åren har forskare studerat syntetiska modeller som efterliknar dessa naturliga hydrogenaser. En typ, kallad [FeFe] hydrogenaser, har visat sig vara särskilt effektiv för att producera vätgas. Strukturen av dessa enzymer har studerats noggrannt , och det har upptäckts att deras kärna innehåller ett speciellt järnkluster som arbetar med kolmonoxid och cyanid för att stabilisera järnet och underlätta vätgasproduktionen. Forskare har också arbetat med att skapa syntetiska versioner av dessa enzymer. I denna studie fokuserade vi på kluster av rutenium, och resultaten visar att dessa metallkluster kan producera vätgas när syra tillsätts, vilket är ett steg mot renare energilösningar. Ytterligare studier behövs för att fullt ut förstå hur dessa reaktioner fungerar. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9177250
- author
- Vasfi Nejad, Rezvan LU
- supervisor
- organization
- course
- KEMR10 20241
- year
- 2024
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- Hydrogenase, Ruthenium, Phosphine, Cyclic voltammetry, Proton reduction, chemical physics
- language
- English
- id
- 9177250
- date added to LUP
- 2024-11-05 09:53:29
- date last changed
- 2024-11-05 09:53:29
@misc{9177250,
abstract = {{Biomimetic models inspired by natural [FeFe] hydrogenases have good potential for clean hydrogen production. Improving these models to increase their efficiency is a challenge that requires further research and development. This study aims to explore the catalytic behavior of ruthenium-based clusters in proton reduction to create hydrogen production catalysts inspired by natural hydrogenases. Four ruthenium-based clusters were synthesized, characterized using NMR and IR spectroscopy, and evaluated as proton reduction electrocatalysts using cyclic voltammetry under nitrogen atmosphere with para-tosylic acid as the proton source. All four complexes showed catalytic activity for proton reduction, with differences in their reduction potentials. The addition of acid led to new reduction waves and with increasing acid concentrations, the current varied, indicating active proton-coupled electron transfer.}},
author = {{Vasfi Nejad, Rezvan}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Ruthenium Clusters as Proton Reduction Catalysts}},
year = {{2024}},
}