Elektrokatalyse molekular definierter Systeme
Inhaltsverzeichnis
Hangman-Komplexe
CO2-Reduktion
Die Elektrokatalyse in Enzym-ähnlichen Systemen kann von größtem Wert sein, um z. B. den ersten Schritt der CO2-Reduktion zu CO und H2 zu etablieren. Die in enzymatischen Systemen häufig vorhandene zweite Koordinationssphäre kann dabei als Ankerstelle für Protonen die katalytische Effizienz und Produktselektivität deutlich verbessern. Wir untersuchen Enzym-artige 'Hangman'-Komplexe, die eine solche zweite Koordinationssphäre aufweisen.
Weitere Informationen zur CO2-Reduktion finden Sie in:
O2-Reduktion (ORR)
Die Sauerstoff-Reduktionsrekation (ORR ) spielt eine Schlüsselrolle in allen Arten von Brennstoffzellen und Metall-Luft-Batterien. Die Reaktionseffizienz wird jedoch durch die Kinetik des Elektronen- und Protonentransfers sowie durch die Konkurrenzreaktion zu Wasserstoffperoxid begrenzt. Nur eine sehr definierten Abfolge von Elektronentransfer, Sauerstofftransformation und Protonentranslokation erreicht die höchste Effizienz im vergleich zur natürlichen Cytochrom-C-Oxidase. Auf dem Verständnis dder natürlichen Prozesse entwerfen wir neue molekulare Systeme für die ORR.
Weitere Informationen zur ORR finden Sie in:
Wasserstoff-Bildungsreaktion (HER)
Wasserstoff aus erneuerbaren Energiequellen hat das Potenzial, der Kraftstoff der Zukunft zu werden. Für den großtechnischen Einsatz sind neue Katalysatoren erforderlich, die ohne kostbare Materialien wie Platin auskommen und in schwierigen Umgebungen einsetzbar sind. Dazu untersuchen wir unter anderem molekulare Porphyrine mit Metallzentren und konjugierte, acetylenische Polymere.
Weitere Informationen zur HER finden Sie in:
Organische Gerüstverbindungen und 2D-Materialien
Organische Gerüstverbindungen sind poröse Koordinationsnetzwerke, die aus metallischen oder kovalent bindenden Clustern und verbrückenden organischen Liganden aufgebaut sind. Es ist eine große Vielzahl an Materialien mit 3D- oder 2D-Strukturen bekannt. Aufgrund ihres modularen Aufbaus können diese Netzwerke gezielt für bestimmte Anwendungen entworfen werden und bieten daher ein enormes Potenzial für viele technologische Bereiche wie Elektrokatalyse, (Opto-)Elektronik, Energiespeicherung, Trennung oder Sensorik.
Neben den elektrokatalytischen Möglichkeiten solcher Materialien gilt unser Interesse insbesondere ein Interesse der mechanistischen Aufklärung der Funktionsweise basierend auf den Methoden der Schwingungsspektroskopie wie SERS / SERRS und SEIRA.
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