TiO2- und Ag@TiO2-Nanostrukturen für die Photo- und Elektrokatalyse. Der Einfluss oberflächenverstärkter elektrischer Felder

• Antragstellerin: Professorin Dr. Inez Weidinger
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 273679363

In diesem Projekt werden TiO2 Nanostrukturen entwickelt, welche bei Lichtbestrahlung verstärkte elektromagnetische Felder an der TiO2 Oberfläche erzeugen. Diese lokale Lichtverstärkung soll zum einen für die Analyse oberflächengebundener Moleküle mittels oberflächenverstärkter Raman Spektroskopie (SERS) verwendet werden. Zum anderen soll der Einfluss der lokalen Lichtverstärkung, quantifiziert durch das SERS Signal, auf die photokatalytische Effizienz des TiO2 untersucht werden. Verschiedene Ansätze zur Optimierung der Feldverstärkung sollen entwickelt werden. In dem ersten Ansatz soll die Feldverstärkung reiner TiO2 Nanostrukturen durch verschiedene Oberflächenmorphologien variiert werden. In dem zweiten Ansatz soll die lokale Feldverstärkung durch die Anwesenheit von plasmonischen Silber-Nanostrukturen erhöht werden. Diese Silber Nanostrukturen werden zunächst mit einer inerten Beschichtung passiviert und dann entweder oberhalb oder unterhalb der TiO2 Oberfläche angeordnet. Als Testmoleküle für die photokatalytische Aktivität soll die Kinetik der Photodegradation von auf TiO2 gebundenem Bisphenol und Rhodamin B untersucht werden. dabei sollen, wenn möglich, Reaktionsintermediate spektroskopisch nachgewiesen werden. Des Weiteren werden die (Silber)-TiO2 Systeme als Trägermaterialien für elektrokatalytische Anwendungen, insbesondere für Enzyme und molekulare Katalysatoren zur O2 und H2O2 Reduktion, getestet. Aufgrund der SERS Verstärkung der Katalysatoren auf der TiO2 Oberfläche sollen Reaktionsintermediate während der Elektrokatalyse nachgewiesen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen