Dissertation

Contents
1 Introduction 1
1.1 Fossil Fuels and Nuclear Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2 Renewable Fuels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3 Energy Transformation and Storage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.4 Solar Energy Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.5 Photosynthesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
1.6 Photocatalyzed Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.7 Mimicking Photosynthesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.8 Formalisms of Photocatalytic Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
1.9 Multicomponent Systems from Fundamental Building Blocks . . . . . . . . . . . . . 21
1.9.1 Photosensitizers - Light Energy Conversion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
1.9.2 Redox Systems for Charge Separation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
1.9.3 Oxidation Catalysts - Solar Fuels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
1.9.4 Reduction Catalysts - Solar Fuels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
1.10 Intramolecular Photoredoxcatalysts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
1.10.1 Oligonuclear Coordination Compounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
1.10.2 State of the Art Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
1.10.3 Drawbacks and Starting Points . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2 Scope of the Thesis 52
3 General Section 54
3.1 Brominated Phenanthrolines - A Gate to new Bridging Ligands . . . . . . . . . . . . 54
3.1.1 Selective Bromination of Phenanthrolines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.1.2 Ruthenium Complexes with Brominated Phenanthrolines . . . . . . . . . . . 63
3.1.3 Structural Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.1.4 Photophysical Behavior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.1.5 Emission Decay Dynamics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
3.1.6 Electrochemical Characterization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78