Operando Untersuchungen Heterogener Photokatalyse mittels MAS NMR Spektroskopie

• Antragstellerin: Dr. Dorothea Wisser
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung ; Analytische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 503810318

Photokatalytische Reaktionen nutzen nur Sonnenlicht als Energiequelle und sind daher wichtige Bausteine für den Ausstieg aus der Nutzung fossiler Energien. Für ein genaues Verständnis des laufenden Prozesses sollten photokatalytische Reaktionen idealerweise in Echtzeit untersucht werden. Die Festkörper-NMR Spektroskopie unter Rotation im Magischen Winkel (MAS NMR) ist eine der mächtigsten Methoden zur Charakterisierung von Grenzflächen und heterogenen Katalysatoren, die operando Untersuchung heterogener Photokatalyse stellt bisher jedoch eine besondere Herausforderung dar. Das Ziel des Projekts ist daher die Entwicklung von MAS NMR-spektroskopischen Methoden unter Lichteinstrahlung für in situ and operando Untersuchung von photokatalytischen Modellreaktionen über Titandioxid. In einem speziell angefertigten Probenkopf wird eine Mischung aus fester und flüssiger Phase mit Licht einstellbarer Wellenlänge und Intensität bestrahlt. Das Potential dieser Methodik wird zunächst an der Photooxidation von kurzkettigen Alkoholen demonstriert. Eine Kombination von operando Studien mit fortgeschrittenen NMR-spektroskopischen Techniken wird neue Einblicke in die Struktur der Katalysatoroberfläche und seine Grenzfläche mit der Flüssigkeit sowie in Reaktionsmechanismen und Desaktivierungsprozesse geben. In einem letzten Schritt soll mit dieser Methodik auch die photokatalytische Reduktion von Kohlenstoffdioxid untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen