Research Statement

Als Treibhausgas trägt CO₂ erheblich zur globalen Erwärmung bei. Die Schaffung eines kohlenstoffneutralen Kreislaufs durch die Rückumwandlung von CO₂ in wertschöpfende Chemikalien wie Kohlenmonoxid, Methan, Methanol usw. trägt zu den Bemühungen bei, die Auswirkungen der globalen Erwärmung zu begrenzen.

Das Haber-Bosch-Verfahren ist das wichtigste industrielle Verfahren zur künstlichen Fixierung von Stickstoff. Dieser Prozess verbraucht 1-2 % der weltweiten Energieversorgung und trägt indirekt zur jährlichen Freisetzung von 3-5 % des anthropogenen CO₂ bei. In den letzten Jahren haben Forscher versucht, einen Katalysator zu finden, mit dem dieser Prozess bei Umgebungstemperatur und -druck durchgeführt werden kann.

Zu diesem Zweck konzentriert sich unsere Forschung auf das Design, die Entwicklung und die Implementierung katalytisch aktiver Materialien, um das oben genannte Problem zu lösen. Wir kombinieren die beiden großen Bereiche der Katalyse, nämlich die Photokatalyse und die Elektrokatalyse, um einen Synergieeffekt zu erzielen, der zur Photoelektrokatalyse führt, bei der die Elektrodenmaterialien gleichzeitig Sensibilisatoren und Katalysatoren sind.

Oberflächenmodifikation:

Die Modifizierung der katalytischen Oberflächen mit verschiedenen Liganden kann die Hydrophobie sowie die Kinetik an der Oberfläche beeinflussen, ohne die thermodynamischen Eigenschaften des katalytischen Materials zu verändern. So kann beispielsweise die Steuerung der Anzahl der Protonen, die während der CO₂-Reduktion auf die Katalysatoroberfläche gelangen, dazu beitragen, dass CO₂-H₂-Verhältnis abzustimmen, was einen präzisen Steuerungsmechanismus bietet.

Organisch-anorganische Hybridmaterialien:

Neben der kinetischen Kontrolle (Oberflächenmodifikation) können Hybridmaterialien neue katalytische Eigenschaften bieten, indem sie die Eigenschaften der Ausgangsmaterialien kombinieren. In diesem Sinne entwerfen und synthetisieren wir Hybridmaterialien, die aus katalytisch aktiven Metallzentren bestehen, die von lichtaktiven organischen Polymeren/Liganden getragen werden, um die photoelektrokatalytischen Prozesse anzutreiben.