Photo-Elektrokatalyse

Konjugierte acetylenische Polymere

Wasserstoff, der "Kraftstoff der Zukunft" mit seiner sehr hohen Energiedichte (120 MJ/kg), wird als eine der Lösungen für die gegenwärtige Energiekrise angesehen, die durch die Erschöpfung der fossilen Brennstoffe und ihre negativen Auswirkungen auf das Klima verursacht wird. Die photoelektrochemische (PEC) Wasserspaltung ist eine vielversprechende Technologie zur Wasserstofferzeugung, die die unerschöpfliche Sonnenenergie und die Elektrolyse von Wasser nutzt. Bislang wurden PEC-HER-Photokathodenmaterialien wie anorganische Metalloxide, die auf sichtbares Licht reagieren, Übergangsmetall-Dichalcogenide und Metallsulfide in ihrer praktischen und weit verbreiteten Anwendung behindert, da sie einen Co-Katalysator (z. B. Pt) benötigen, der hohe Kosten verursacht, die Photokorrosion verstärkt und die Modulation ihrer elektronischen Eigenschaften erschwert.
In jüngster Zeit haben sich synthetische organische Materialien wie Polythiophene, graphitische Kohlenstoffnitride und konjugierte acetylenische Polymere aufgrund ihrer faszinierenden Eigenschaften als eine interessante Klasse von Photokathodenmaterialien erwiesen. Das delokalisierte Elektronensystem, die breitere Absorption des Sonnenspektrums (engere Bandlücke), die Abstimmbarkeit der Bandlücke und der Energieniveaus auf molekularer Ebene, die einfache Synthese und die kostengünstige Verarbeitung gehören zu den wichtigsten Vorteilen.

Weitere Informationen sind zu finden unter:

• Borelli et al., Angew. Chem. Int. Ed. 2021
• Ly et al., Chem. Comm. 2021