Hierarchische Pt-basierte Metalle (HPMs): Hierarchie kontrollierend, stabilitätssteigernd und ORR-leistungsfördernd

• Antragsteller: Professor Dr. Christoph Janiak
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 410864487

Hierarchisch-strukturierte Pt-basierte Nanokatalysatoren sind ein aktives Forschungsgebiet, insbesondere ihre Anwendung in PEM-Brennstoff-Zellen als die einzige industrielle Möglichkeit für die Sauerstoff-Reduktionsreaktion (ORR). Das rationale Design von mehrfach-Struktur und mehrfach-Funktion, unterlegt durch Kenntnis von grundlegenden Struktur-Funktions-Beziehungen, hat das Potential für die Entwicklung der nächsten Generation von industriellen ORR-Katalysatoren mit verbesserter Leistung und hoher Atom-Verwendungseffizienz, um das Problem der hohen Kosten abzudecken. Hierarchische Selbstanordnung ermöglicht eine einfache und kostengünstige Methode für die hochskalierte Darstellung von Anordnungen verschiedener Nanometalle mit hierarchischen Mikro-/Nanostrukturen. Als Herausforderung wird eine Verbesserung der Grenzflächen-Wechselwirkung der Nano-Einheiten als Schlüssel für die praktische Anwendung von selbstangeordneten Materialien gesehen.Unser Forschungsprojekt verfolgt die folgenden Ziele: Zuerst sollen neue hierarchische Anordnungen für die Herstellung von hierarchisch-porös strukturierten Pt-basierten Metallen auf der Nano- und Mikroskala entwickelt werden. Als nächstes soll die Erkundung der Mechanismen für die neuen hierarchischen Anordnungsmethoden, die Grenzflächenstabilität und die ORR-Katalyse adressiert werden, um eine wissensbasierte Synthese und Anwendung von hierarchisch-strukturierten Architekturen zu haben. Die Untersuchung der Stabilität ist für eine weitere Verbesserung der ORR-Aktivität und der Haltbarkeit von hierarchischen Metall-basierten Katalysatoren notwendig. Letztendlich ist eine Erkundung der Struktur-Funktions-Beziehung essentiell, um die Synthese zu verbessern und um die Mechanismen auf neue hierarchisch-strukturierte Architekturen anzuwenden.Die Integration von fortgeschrittenen Nanometallen des deutschen Projektpartners und hierarchischen Strukturen des chinesischen Projektpartners sollte eine tragfähige Grundlage für den Erfolg zu hierarchischen Metallkatalysatoren sein. Indem wir der Forschungslinie "Synthese-Mechanismus-Anwendung" folgen, sollen als Projektteile durchgeführt werden: 1) Hierarchische Pt-Nanometalle auf der Nanoskala und ORR Leistungssteigerung (auf deutscher Seite); 2) Hierarchische Pt-basierte Nanometalle auf der Nano/Mikroskala und ORR Leistungssteigerung (auf chinesischer Seite).Das Projekt zielt auf die weitere Entwicklung von neuen chemischen Methoden zur Kontrolle von Nano-/Mikrostrukturen und gut definierten Morphologien von hierarchisch-angeordneten Pt-basierten Nanometallen und deren Anwendung in der ORR-Elektrokatalyse. Die Originalität und Neuartigkeit des Projekts betrifft neue Herangehensweisen zu hierarchischen Anordnungen hin zu hierarchisch kontrollierend, stabilitätssteigernd und ORR-leistungsfördernd.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Partnerorganisation: National Natural Science Foundation of China
• Kooperationspartner: Professor Dr. Xiao-Yu Yang