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Projekt
Elektrokatalyse und Transport in nanoporösem Gold
Antragsteller
Professor Dr. Gunther Wittstock
Fachliche Zuordnung
Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
Förderung
Förderung von 2015 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 255613253
In diesem Teilprojekt wird untersucht, wie die Morphologie und Oberflächenzusammensetzung von nanoporösem Gold elektrokatalytische Reaktionen und die internen Massentransportbedingungen beeinflussen. Während der Ausführung von elektrochemischen Potentialprogrammen oder bei Lagerung unter erhöhten Temperaturen vergröbern sich die Strukturen in nanoporösem Gold wodurch die Massentransportbedingungen beeinflusst werden. Außerdem lässt sich der Ablauf der Vergröberungsprozesse durch Adsorbate an der Oberfläche des nanoporösen Goldes beeinflussen. Allerdings wirken sich solche Adsorbate auch auf die elektrokatalytische Aktivität aus.In diesem Teilprojekt wird zunächst untersucht, welchen zeitlichen Verlauf die Vergröberung unter verschiedenen experimentellen Bedingungen wie Potentialprogramme und Temperatur nimmt. Dabei legen wir den Schwerpunkt auf elektrochemische Verfahren zur Analyse der verfügbaren Oberfläche und der Bestimmung effektiver Diffusionskoeffizienten im nanoporösen Gold. Diese Methoden lassen sich anwenden, ohne dass die Probe aus der Lösung entnommen werden muss. Die Ergebnisse werden mit elektronenmikroskopischen Messungen einzelner Proben verglichen. Weiterhin untersuchen wir, wie der Zusatz spezifisch adsorbierender Kationen oder der Aufbau von Monolagen aus Fremdmetallen durch Unterpotentialabscheidung die Kinetik der Strukturvergröberung beeinflusst. In einem weiteren Ansatz untersuchen wir die Menge von Oberflächenoxiden und Oberflächen-gebundenen Reaktionsintermediaten unter Nutzung des Oberflächentitrationsmodus des elektrochemischen Rastermikroskops (SECM) und komplementärer ex-situ spektroskopischer Techniken (Röntgenphotoelektronenspektroskopie, XPS). Auch hier geht es darum, wie vor allem Schichten aus Fremdmetallen, die mit Unterpotentialabscheidung erzeugt wurde, die Menge der gebildeten Oberflächenoxide und molekularer Adsorbate als Funktion des angelegten Potentials beeinflussen. Aus den so gewonnenen Erkenntnissen möchten wir Wege für eine effektive Modifikation von nanoporösem Gold als Elektrokatalysator für die als Modellreaktion ausgewählte Methanoloxidation aufzeigen. Die Ergebnisse aus den elektrokatalytischen Experimenten sollen mit Ergebnissen der anderen Teilprojekte zur Oxidation mit molekularen Sauerstoff in der Flüssigphase und in der Gasphase verglichen werden.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
