Organisch-Polyoxometallat-Co-Kristall-abgeleitete mesoporöse Metallcarbide/-nitride für die Wasserstofferzeugung aus Meerwasser

• Antragsteller: Professor Dr. Arne Thomas, seit 2/2022
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 449814841

Ziel dieses Projekts ist es, eine skalierbare Synthese von HER-Katalysatoren auf Basis von mesoporösem Metallcarbid/-nitrid mit hohem Mo/W-Gehalt und hoher Kristallinität zu entwickeln. Dazu soll eine neue Fällungsmethode zur Synthese von organischen Polyoxometallat (POM)-Co-Kristallen und organischen POM-Silica-Kompositen genutzt werden, aus denen dann mesoporöse Mo/W-Carbiden/-Nitriden hergestellt werden können. In diesen Co-Kristallstrukturen sorgt das POM für einen hohen Mo/W-Gehalt, während verschiedene amino funktionalisierte Benzolderivate als Linker und Kohlenstoff/Stickstoff-Quellen dienen. Dazu werden Silika-Nanopartikel zugegeben und mit den Kristallen ausgefällt. Diese SiO2-Nanopartikel dienen als Templat zur Einführung von Mesoporen in die Materialien.Im ersten Schritt sollen dabei die Strukturen der organischen POM-Kristalle und ihre Morphologien untersucht werden. Darüber hinaus wird der Einfluss der gewählten Synthesebedingungen auf die Ausbildung und Struktur der organischen POM-Silica-Komposite aufgeklärt. Nach der Carbonisierung und Entfernung der Template, sollen die erhaltenen mesoporösen Mo/W carbide/nitride als HER Katalysatoren in Elektrolyseuren für die Wasserspaltung getestet werden. Dieser Antrag beschreibt eine Reihe von Forschungszielen, beginnend mit der Auswahl geeigneter organischer Moleküle, um organische POM-Co-Kristalle zu erzeugen und deren Morphologien, Zusammensetzungen und Kristallinitäten zu steuern und zu optimieren. Ein weiterer wichtiger Schritt ist die Herstellung und Charakterisierung von mesoporösen Mo / W-Carbiden/Nitriden aus diesen Kristallen, und schließlich die Testung dieser Materialien als HER Katalysatoren in der Wasserspatung, mit dem spezifischen Ziel der Wasserstofferzeugung aus Meerwasser.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Shuang Li, bis 2/2022