Water oxidation with mononuclear ru complexes. Below the tip of the iceberg: the oxo-bridge scenario

Abstract

La conversión de la energía solar en combustibles limpios como el H2 o el MeOH representa uno de los candidatos más prometedores para la sustitución de fuentes de energía basadas en combustibles fósiles. Las celdas solares electroquímicas requieren un catalizador en el ánodo que lleve a cabo eficazmente la oxidación de agua a oxígeno. El trabajo de tesis presentado consiste en un estudio detallado de catalizadores mononucleares de Ru que desempeñan dicha labor y un análisis exhaustivo de las rutas moleculares implicadas en el proceso. Nuestros resultados demuestran que existe un conjunto de complejos con ligandos puente oxo y pasos de reacción que han sido inadvertidos hasta la fecha, más allá del mecanismo propuesto actualmente aceptado.Cabe destacar que la oxidación de los complejos mononucleares produce su paulatina transformación en complejos dinucleares, que funcionan como catalizadores robustos para la oxidación del agua.

Conversion of solar energy into clean fuels like H2 or MeOH represents one of the most promissory candidates in order to replace carbon-based energy resources. The development of a commercially available photoelectrochemical cell for water splitting requires an efficient catalyst on the anode to carry out the oxidation of water to dioxygen. This thesis focuses in the study of mononuclear Ru water oxidation catalysts with a special emphasis in the molecular pathways occurring during the catalytic process. We have achieved strong evidences showing that the current accepted mechanistic proposal is incomplete, thus the oxidation of mononuclear complexes produces a large set of strongly correlated oxo bridge Ru complexes that have remained unnoticed until now. It is worth noting the gradual formation of rugged oxo bridge dinuclearRu water oxidation catalysts from the oxidation of the initial mononuclear complexes.