Untersuchung von kritischen Effekten beim Abbau von Ameisensäure über hoch dispergierten Gold-Katalysatoren durch die Methoden der Theoretischen Chemie

• Antragsteller: Dr. Jan Kucera
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Chemie: Elektronenstruktur, Dynamik, Simulation ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 252615961

Dieses Projekt konzentriert sich auf die Dehydrierung von Ameisensäure auf den Katalysatoren welche auf hybriden Au/Oxid Systemen basieren. Diese Reaktionen haben hohes technologisches Potential in Bezug auf H2-Technologie und im Kontext der erneuerbaren Energien.Cluster aus Gold in der Größenordnung von Nanometern und darunter und Au-Teilchen welche auf Oxiden dispergiert wurden unterstützen den selektiven Abbau von Ameisensäure (HCOOH -> CO2 + H2) um schon bei niedrigen Temperaturen reinen H2 zu synthetisieren. Voraussetzung für eine Anwendung von Ameisensäure als eine Wasserstoff-Quelle in Protonen-Austausch-Membran Brennstoff Zellen (PEM FCs) ist die deutliche Verbesserung der Effizienz der aktuellen Katalysatoren. Eine erfolgreiche Strategie in Bezug auf deutlich fortgeschrittenere Katalysatoren zu formulieren ist schwer, wenn nicht unmöglich, aufgrund des eingeschränkten Verständnisses von den Mechanismen welche das katalytische Verhalten bestimmen. In Bezug darauf ist es sehr von großer Bedeutung mehr Aufschluss über die Stuktur-Katalyse - Beziehung auf atomarer Ebene zu geben.Ich beabsichtige, die Methoden der modernen Quantenchemie zu verwenden, um Schlüssel-Ereignisse welche am Gasphasen-Abbau von Ameisensäure über Au/Oxid Katalysatoren beteiligt sind zu verstehen. Die Untersuchung dieser Ereignisse wird eine Grundlage bilden, auf welcher die schrittweise Strategie hin zur fortschrittlichen Freisetzung von H2 mit Hilfe des selektiven Ameisensäure Abbaus formuliert werden wird. Vorteile die sich aus künftigen Ergebnissen ergeben werden nicht auf die einzelnen Reaktionen beschränkt sein, sie werden auch zu einem grundlegenden Verständis der Aktivität von nanostrukturiertem Gold als vielseitig einsetzbarem Katalysator bei Reduktions-Oxidations-Reaktionen beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen