MOF-Elektrokatalysator Rekonstruktionsmodulation und Optimierung der zweiten Koordinationssphäre des aktiven Zentrums.

• Antragsteller: Professor Dr. Aliaksandr Bandarenka; Professor Dr. Roland A. Fischer
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 563951947

Carboxylat-MOFs mit Metall-Oxo-Knoten, insbesondere 1D-Ketten von Ecken- und Kanten-verknüpften MO6-Oktaedern, die durch Carboxylat-Linker miteinander verbunden sind und Metallionen-überbrückende Hydroxygruppen aufweisen, sind Kandidaten für Materialien aus denen sich hochaktive, sogar "superaktiver" OER- (und ORR-) Katalysatoren für die elektrochemische Wasserspaltung in alkalischem Medium bilden können. Die Rolle und Funktionalität der reinen MOFs im Vergleich zu ihren allmählich reorganisierten Derivaten und ihren vollständig umgewandelten Metall-Oxo/Hydroxiden als eigentliche Materialien, die die katalytisch hochaktiven Metallionen-Zentren liefern, bleibt jedoch umstritten. Die Natur des MOF-basierten/abgeleiteten OER-Katalysators ist dynamisch und entwickelt sich während der Elektrodenherstellung, -aktivierung und -prüfung in operando. Diese Dynamik- und Rekonstruktionsprozesse scheinen eine einzigartige Optimierung der Mikrostruktur der katalytischen aktiven Zentren zu ermöglichen, einschließlich der Auswirkungen von gemischtmetallischen Systemen und der Auswirkungen von dem Elektrolyten zugesetzten Additiven wie z.B. Carboxylat-Linkern, die entweder direkt das aktive Zentrum oder die Nähe des aktiven Zentrums an der Grenzfläche zum Elektrolyten modulieren. Wir nennen unseren Ansatz: "MOF-Elektrokatalysator Rekonstruktionsmodulation und Optimierung der zweiten Koordinationssphäre des aktiven Zentrums". Die entwickelte Herangehensweise und die erhaltenen Ergebnisse könnten auch für andere Arten von MOFs oder Koordinationsnetzwerkverbindungen (mit oder ohne persistierende Porosität) gelten, welche andere Linker als Carboxylate aufweisen (z. B. Azolate, Phosponate usw.) und als Elektrokatalysatoren für OER oder für andere Reaktion unter vergleichbaren Bedingungen eingesetzt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen