Lichtinduzierte elektrokatalytische CO2-Reduktion zu Ethylen mit molekularen, über CH-π-Wechselwirkungen auf polymeren organischen Absorbern verankerten Katalysatoren

• Antragstellerin: Dr. Julia Beerhues
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 493313423

Die Reduzierung des CO2-Gehalts in der Atmosphäre ist eine der dringlichsten Herausforderungen der heutigen Zeit. Wenn der gegenwärtige Zustand einer sich schnell entwickelnden technologischen Gesellschaft beibehalten werden soll, müssen innovative, nachhaltige Energiequellen und Technologien entwickelt werden, um zu verhindern, dass die Menschheit weiter ihre eigenen Lebensgrundlagen zerstört. In diesem Projekt werden meso-substituierte Porphyrin-Kupfer- und Eisen-Komplexe synthetisiert und über CH-π-Wechselwirkungen auf Oberflächen wie Graphen oder Kohlenstoffnitrid immobilisiert. Die heterogenisierten Molekülkomplexe sollen als Katalysatoren bei der elektro- und photokatalytischen Reduktion von CO2 zu wertvollen Chemikalien eingesetzt werden. Die detaillierte Untersuchung der Metallkomplexe und der immobilisierten Materialien wird zu einem ganzheitlichen Verständnis des katalytischen Systems führen und Optimierungen der Katalysatoren ermöglichen. Die Variation der Komplex-Substituenten und die Wahl des Elektrodenmaterials sind mögliche Stellschrauben zur Optimierung des katalytischen Systems. In der letzten Phase des Projekts wird ein heterogenisiertes tandem-photoelektrokatalytisches System des molekularen Katalysators auf einer kupferdotierten organischen Oberfläche angestrebt, um die CO2-Reduktion zu Ethylen zu ermöglichen. Dieser Ansatz würde im Idealfall eine insgesamt CO2-neutrale Produktion des sehr wichtigen Rohstoffs Ethylen ermöglichen, der bisher üblicherweise unter hohem Energieverbrauch und CO2-Ausstoß hergestellt wird.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: Spanien
• Gastgeber: Professor Dr. Antoni Llobet