GRK 1626:  Chemische Photokatalyse

• Fachliche Zuordnung: Molekülchemie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 134471240

Im Graduiertenkolleg werden selektive chemische Photokatalysatoren für endotherme oder kinetisch gehemmte organische Reaktionen entwickelt und ihre Designparameter beschrieben. Dies ebnet den Weg zu einer breiten Nutzung der Sonnenenergie für chemische Reaktionen.
Die Photokatalysatoren bestehen aus einem redoxaktiven Chromophor (Sensibilisator) und einer katalytischen Einheit oder Substratbindungsstelle. Durch Bestrahlung mit Licht kommt es zur Ladungstrennung zwischen Elektronendonor- und Elektronenakzeptoruntereinheit des Photokatalysators, an die eine chemische Folgereaktion angekoppelt wird. Die Ladungstrennung kann innerhalb des Photokatalysators oder zwischen dem Photokatalysator und einem gebundenen Substrat erfolgen. Die absorbierte Lichtenergie fließt dabei in die Energiebilanz der Gesamtreaktion ein und wird so chemisch gespeichert oder ersetzt Reagenzien.
Obwohl die physikalischen Primärprozesse der Photokatalyse als gut verstanden betrachtet werden können, der Elektronentransfer durch die Marcus-Theorie beschrieben und chemische Katalysemechanismen untersucht sind, fällt das Design effizienter Photokatalysatoren schwer: Für eine effektive Photokatalyse müssen die elektronischen Teilschritte exakt zeitlich, energetisch und räumlich mit den chemischen Teilschritten gekoppelt werden. Die tiefer gehende Untersuchung dieser Kopplungsparameter ist das Ziel des Graduiertenkollegs.
In interdisziplinären Forschungsprojekten sollen Einelektronenkatalysen wie z.B. Radikalcyclisierungen und Zweielektronenprozesse wie z.B. gekoppelte Redoxreaktionen untersucht werden. Als Energiequelle dient, wo immer möglich, der sichtbare Teil des Sonnenlichtspektrums. Die Strukturen der Photokatalysatoren sollen systematisch variiert und ihre elektronischen und zeitlichen Größen bestimmt werden. Aus der spektroskopischen Analyse und theoretischen Beschreibung erwarten wir Aufschluss über wichtige und allgemein gültige Parameter für die effiziente Kopplung der photophysikalischen Primärprozesse an die chemischen Folgereaktionen. Modelle der Photosynthese oder photovoltaische Systeme werden explizit nicht betrachtet.Das Graduiertenkolleg baut auf die ausgewiesene Expertise der beteiligten Antragsteller auf und bietet Doktorandinnen und Doktoranden ein exzellentes Umfeld für interdisziplinäre Forschungsarbeiten in diesem zukunftsweisenden Bereich.

• DFG-Verfahren: Graduiertenkollegs
• Antragstellende Institution: Universität Regensburg
• Sprecher: Professor Dr. Burkhard König
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor Dr. Thorsten Bach; Professor Dr. Bernhard Dick; Professorin Dr. Ruth M. Gschwind; Professor Dr. Axel Jacobi von Wangelin; Professor Dr. John Lupton; Professor Dr. Oliver Reiser; Professor Dr. Eberhard Riedle; Professor Dr. Martin Schütz (†); Professor Dr. Robert Wolf