Eine zentrale Herausforderung des 21. Jahrhunderts ist die Reduktion von Treibhausgasen wie beispielsweise Kohlenstoffdioxid (CO2). Ein vielversprechender Ansatz hierfür ist die katalytische Umsetzung von CO2 zu Synthesegas (CO + H2) über die umgekehrte Wassergas-Shift-Reaktion. Nanopartikel sind ein wichtiges Forschungsgebiet aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften und vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten, einschließlich als Katalysatoren für die umgekehrte Wassergas-Shift-Reaktion. Im Fokus dieser Arbeit steht die Synthese von mono- und bimetallischen Nickel-Nanopartikeln und deren Aktivität für die umgekehrte Wassergas-Shift-Reaktion. Im ersten Teil dieser Arbeit wird das weithin bekannte thermische Reduktionsverfahren zur Herstellung von Nickel-Nanopartikeln vereinfacht und modifiziert. Die monometallischen Nickel-Nanopartikel werden eingehend charakterisiert und der Einfluss der Synthesebedingungen auf die finalen Nanopartikel sowie deren katalytische Aktivität für die Umwandlung von CO2 zu Synthesegas untersucht. In einem zweiten Teil wird das modifizierte Syntheseverfahren auf bimetallische Nickel-Nanopartikel durch Co-Reduktion von Nickel mit entweder Kupfer oder Kobalt übertragen. Die Nanopartikel werden eingehend untersucht und die Kern-Schale-Struktur der Nickel-Kupfer-Nanopartikel wird identifiziert und detailliert charakterisiert. Der Einfluss der Reaktionsparameter auf die finalen Nanopartikel und die Korrelation von Größe, Form und Kupfergehalt der Nanopartikel auf die Aktivität für die umgekehrte Wasser-Gas-Shift-Reaktion werden untersucht. / A great challenge of the 21st century is the minimization of greenhouse gases such as CO2. A promising approach is the catalytic conversion of CO2 to synthesis gas (CO + H2) via the reverse water gas shift reaction. Nanoparticles are an important field of research due to their unique properties and variety of applications including catalysts for the reverse water gas shift reaction. This work focusses on the synthesis of mono- and bimetallic nickel nanoparticles and their activity for the reverse water gas shift reaction. In the first part of this work the wellknown thermal reduction procedure for the preparation of nickel nanoparticles is adapted and simplified. The monometallic nickel nanoparticles are characterized thoroughly and the impact of the synthesis conditions on the final nanoparticles and their catalytic activity for the conversion of CO2 to CO are investigated. In a second part the adapted synthesis procedure is transferred to bimetallic nickel nanoparticles by co-reduction of nickel with either copper or cobalt. The nanoparticles are investigated thoroughly and the core-shell structure of nickel copper nanoparticles is identified and characterized in detail. The impact of the reaction parameters on the final nanoparticles as well as the correlation of size, shape and copper content of the nanoparticles on the activity for the reverse water gas shift reaction is investigated.

Die Doktorarbeit beschäftigt sich mit der Synthese von mono- und bimetallischen Katalysatoren basierend auf Iridium, Rhodium und Palladium. Dabei wurden die zweizähnigen Phosphane Bis(diphenylphosphino)methan (dppm), Bis(di-iso-propylphosphino)methan (dippm), Diphenyl-2-pyridylphosphin (PPh2py), 2-(Di-iso-propylphosphino)imidazol (PiPr2Imd) und 2-(Di-iso-propylphosphino)-1-methylimidazol (PiPr2Imd-Me) zur Synthese von monometallischen Ir- und Rh-Komplexen eingesetzt. Diese monometallische Komplexe konnten dann als Präkursoren für die Synthese bimetallischer Komplexe ([M1M2], M1 = Ir, Rh, M2 = Rh, Pd) verwendet werden. Für die später untersuchten Katalysen wurden auch zu den heterobimetallischen IrPd-Komplexen analoge monometallische Pd-Komplexe dargestellt. Die hergestellten Komplexe wurden mittels 1H-NMR-, 31P{1H}-NMR- und IR-Spektroskopie sowie LIFDI-TOF-Massenspektrometrie charakterisiert. Für einige Verbindungen wurden Einkristalle für die Röntgenkristallstrukturanalyse erhalten. Die verschiedenen Komplexe wurden in unterschiedlichen Katalysen erfolgreich als Präkatalysator eingesetzt. So konnten verschiedene Reaktionen wie die Hydrodefluorierung von 1,2-Difluorbenzol, die Transferhydrierung von Acetophenon, die ß-Alkylierung von 1-Phenylethanol und die Phenoxycarbonylierung von p-Iodtoluol mit hohen Umsätzen durchgeführt werden. Dabei wurde gezeigt, dass die bimetallischen Präkatalysatoren gegenüber den monometallischen in der Hydrodefluorierung, der Transferhydrierung und der ß Alkylierung schnellere Reaktionszeiten und höhere Ausbeuten ermöglichen. In der Phenoxycarbonylierung waren die mono- sowie heterobimetallischen Pd-Komplexe am effizientesten. Durch den Einsatz des heterobimetallischen IrPd-Präkatalysators [IrPdCl3(CO)(PiPr2Imd)2] oder der analogen monometallischen Präkatalysatoren [IrCl(CO)(PiPr2Imd)2] und E-[PdCl(PiPr2Imd+-H)(PiPr2Imd-kP,kN1)]Cl konnten zwei Methoden zur Synthese des Esters 1,3-Diphenylpropyl-4-methylbenzoat entwickelt werden. / The doctoral thesis focuses on the synthesis of mono- and bimetallic catalysts based on iridium, rhodium, and palladium. Bidentate phosphines, namely bis(diphenylphosphino)methane (dppm), bis(di-iso-propylphosphino)methane (dippm), diphenyl-2-pyridylphosphine (PPh2py), 2-(di-iso-propylphosphino)imidazole (PiPr2Imd), and 2-(di-iso-propylphosphino)-1-methylimidazole (PiPr2Imd-Me) were employed for the synthesis of monometallic Ir and Rh complexes. These monometallic complexes were then utilized as precursors for synthesizing bimetallic complexes ([M1M2], M1 = Ir, Rh, M2 = Rh, Pd). For the subsequently investigated catalysis, analogous monometallic Pd complexes to the heterobimetallic IrPd complexes were also prepared. The synthesized complexes were characterized using 1H NMR, 31P{1H} NMR, and IR spectroscopy, as well as LIFDI-TOF mass spectrometry. Single crystals of some compounds were obtained for X-ray crystallographic analysis. These various complexes were successfully employed as precatalysts in different catalytic reactions. Various reactions such as the hydrodefluorination of 1,2-difluorobenzene, transfer hydrogenation of acetophenone, ß-alkylation of 1-phenylethanol, and phenoxycarbonylation of p-iodotoluene were conducted with high turnovers. It was demonstrated that the bimetallic precatalysts, compared to their monometallic counterparts, enable faster reaction times and higher yields in hydrodefluorination, transfer hydrogenation, and ß-alkylation. In phenoxycarbonylation, the mono- and heterobimetallic Pd complexes were most efficient. Two methodologies were developed for the synthesis of the ester 1,3-diphenylpropyl-4-methylbenzoate, using either the heterobimetallic IrPd precatalyst [IrPdCl3(CO)(PiPr2Imd)2] or the respective analogous monometallic precatalysts trans-[IrCl(CO)(PiPr2Imd)2] and E-[PdCl(PiPr2Imd+-H)(PiPr2Imd-kP,kN1)]Cl.