A neutral carbene based pincer ligand with first row transition metals
(2025) KASM05 20242Centre for Analysis and Synthesis
- Abstract
- The environmental impact of mankind significantly affects the climate, where 2/3 of the CO2 emissions are generated by transportation. The green transition of fuels needs to happen fast, and finding alternative options to generate, store and transform energy is important. Hydrogen powered fuel cells can combust hydrogen to generate electricity, with only water as a byproduct. At ambient temperature and pressure, hydrogen is a gas, resulting in insufficient storage due to its low energy density and liquid organic hydrogen carriers (LOHCs) are proposed to store hydrogen. This technique utilises organic molecules and hydrogenates them, which then can be stored at ambient temperature at atmospheric pressure until its intended use. The organic... (More)
- The environmental impact of mankind significantly affects the climate, where 2/3 of the CO2 emissions are generated by transportation. The green transition of fuels needs to happen fast, and finding alternative options to generate, store and transform energy is important. Hydrogen powered fuel cells can combust hydrogen to generate electricity, with only water as a byproduct. At ambient temperature and pressure, hydrogen is a gas, resulting in insufficient storage due to its low energy density and liquid organic hydrogen carriers (LOHCs) are proposed to store hydrogen. This technique utilises organic molecules and hydrogenates them, which then can be stored at ambient temperature at atmospheric pressure until its intended use. The organic molecules are then dehydrogenated, which releases H2. The current catalysts used for dehydrogenation utilise rare and expensive noble metals, and a greener approach is welcomed; therefore, this thesis focuses on synthesising catalysts using more abundant metals such as manganese, iron, chromium and molybdenum. The catalysts in question are pincer complexes, in which a tridentate ligand binds to a metal in a meridional fashion. The aim is to investigate the catalytical effect of the synthesised pincer complexes for dehydrogenation of H2. The ligand used to couple with the different metals to form the pincer complex had no or minimal activity towards the metal complexes. The ligands reactivity was altered; firstly, to form the imidazolidinium, secondly the carbene with the intention forming a pincer complex. No pincer complex synthesised was successfully isolated or characterised. Some of the synthesised products and reagents had limitations in monitoring reactions due to assumed paramagnetism, giving the sole option of evaluating its structure by X ray diffraction (XRD). Obtaining any viable crystals for analysis failed. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- För att bromsa utsläppen av växthusgaser behöver vi utveckla nya metoder för att generera, lagra och omvandla förnybar energi. Vätgas kan lagras i bränsleceller som vid förbränning enbart genererar vatten som biprodukt. Svårigheten med vätgas är att den behöver lagras och transporteras på ett säkert sätt då den är explosiv och väldigt reaktiv i gasform. Ett förslag är att man använder sig av molekyler i en vätska som med hjälp av en katalysator binder in vätgas i deras struktur, (hydrogenering) och släpper ut vätgas (dehydrogenering). På så sätt kan vätgas lagras vid normala temperaturer och tryck. Dessa vätskor kallas liquid organic hydrogen carriers (LOHCs) på engelska och som enkelt översatt betyder flytande organiska vätebärare.... (More)
- För att bromsa utsläppen av växthusgaser behöver vi utveckla nya metoder för att generera, lagra och omvandla förnybar energi. Vätgas kan lagras i bränsleceller som vid förbränning enbart genererar vatten som biprodukt. Svårigheten med vätgas är att den behöver lagras och transporteras på ett säkert sätt då den är explosiv och väldigt reaktiv i gasform. Ett förslag är att man använder sig av molekyler i en vätska som med hjälp av en katalysator binder in vätgas i deras struktur, (hydrogenering) och släpper ut vätgas (dehydrogenering). På så sätt kan vätgas lagras vid normala temperaturer och tryck. Dessa vätskor kallas liquid organic hydrogen carriers (LOHCs) på engelska och som enkelt översatt betyder flytande organiska vätebärare. Fördelen med denna teknik är att man kan återanvända både molekylerna och katalysatorerna. De katalysatorer som idag används för att generera vätgas (dehydrogenera) använder idag ovanliga och dyra metaller. För att dessa gröna katalysatorer alltid ska finnas tillgängliga utan att vara för kostsamma är tanken att man kan använda sig av katalysatorer som innehåller vanligt förekommande metaller som mangan, kobolt och järn. Den andra delen av katalysatorn (som ska binda till metallen) har två ”armar” som är tänkta att binda till metallen och kallas pincer komplex. Detta pincer-komplex ska enklare kunna reagera med andra molekyler och därför generera vätgas. Syftet med detta arbete är att undersöka hur olika metaller som mangan, järn, kobolt och molybden kan kopplas ihop med den andra delen av katalysatorn och sedan utvärdera dess interaktion för att generera vätgas. Det visade sig vara svårt att framställa de tänkta komplexen, då inget komplex kunde bekräftas. Tre steg krävs för att framställa komplexen och de två första stegen var framgångsrika men inget metallkomplex kunde skapas och vidare användas för att utvärdera dess katalytiska effekt inom dehydrogenering av vätgas. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9185288
- author
- Svensson, Elsa LU
- supervisor
- organization
- course
- KASM05 20242
- year
- 2025
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- Dehydrogenation, Hydrogen-powered fuel cells, PCP, carbene pincer complexes, Green catalysts, organic chemistry
- language
- English
- id
- 9185288
- date added to LUP
- 2025-02-20 09:15:52
- date last changed
- 2025-02-20 09:15:52
@misc{9185288,
abstract = {{The environmental impact of mankind significantly affects the climate, where 2/3 of the CO2 emissions are generated by transportation. The green transition of fuels needs to happen fast, and finding alternative options to generate, store and transform energy is important. Hydrogen powered fuel cells can combust hydrogen to generate electricity, with only water as a byproduct. At ambient temperature and pressure, hydrogen is a gas, resulting in insufficient storage due to its low energy density and liquid organic hydrogen carriers (LOHCs) are proposed to store hydrogen. This technique utilises organic molecules and hydrogenates them, which then can be stored at ambient temperature at atmospheric pressure until its intended use. The organic molecules are then dehydrogenated, which releases H2. The current catalysts used for dehydrogenation utilise rare and expensive noble metals, and a greener approach is welcomed; therefore, this thesis focuses on synthesising catalysts using more abundant metals such as manganese, iron, chromium and molybdenum. The catalysts in question are pincer complexes, in which a tridentate ligand binds to a metal in a meridional fashion. The aim is to investigate the catalytical effect of the synthesised pincer complexes for dehydrogenation of H2. The ligand used to couple with the different metals to form the pincer complex had no or minimal activity towards the metal complexes. The ligands reactivity was altered; firstly, to form the imidazolidinium, secondly the carbene with the intention forming a pincer complex. No pincer complex synthesised was successfully isolated or characterised. Some of the synthesised products and reagents had limitations in monitoring reactions due to assumed paramagnetism, giving the sole option of evaluating its structure by X ray diffraction (XRD). Obtaining any viable crystals for analysis failed.}},
author = {{Svensson, Elsa}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{A neutral carbene based pincer ligand with first row transition metals}},
year = {{2025}},
}