DFG-Sachbeihilfe: Gemischte Metalloxidcluster: Modellsysteme für katalytisch aktive Materialien

Wir kombinieren Massenspektrometrie und Schwingungsspektrokopie mit quantenchemischen Berechnungen mit dem Ziel, die molekularen Details von C-H-Bindungsaktivierungen zu verstehen. Speziell interessieren wir uns für die H-Atomabstraktion durch Metalloxide und deren Ablauf als „proton-coupled electron transfer“-Reaktionen. Wir untersuchen die Struktur und Reaktivität von isolierten binären und ternären Metalloxidclustern wie [MAl7O12]+ (M=Fe, Co, Cu), M2AlO4+ (M=Co, Fe) or MCoAlO4+ (M= Al, Ti, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn), die als Modelle für die aktiven Zentren von festen Katalysatoren dienen können. Die Struktur von Edukten und Produkten wird durch Infrarot-Photodissoziationsspektroskopie bei variabler Temperatur in Kombination mit Dichtefunktionaltheorie charakterisiert. In kritischen Fällen werden Multireferenz-Wellenfunktionsrechnungen durchgeführt. Wir konzentrieren uns auf die relative Stabilität von Oxylradikalen, die an ein Metallion gebunden sind, im Vergleich zu den valenzisomeren Metalloxospezies, und wir untersuchen die Reaktivität gegenüber kleinen Kohlenwasserstoffen, speziell Methan, sowie Wasser.