Photocatalysis for solar fuels

Research Statement

Aufgrund der fortschreitenden globalen Erwärmung und der sich abzeichnenden Energiekrise ist die Erschließung alternativer, erneuerbarer Energiequellen zu einem wichtigen Schwerpunkt der Materialchemie geworden. Die ultimative Lösung für nachhaltige Energie liegt im Konzept der solaren Brennstoffe - chemische Grundstoffe, die durch heterogene Photokatalyse aus nichts anderem als Sonnenlicht und reichlich vorhandenen Rohstoffen erzeugt werden können. Die Reaktionen der Wasserspaltung und der Kohlendioxid-Photoreduktion sind jedoch komplexe Mehrelektronen-Redox-Prozesse, die ein rationales Design der katalytischen Oberflächenstellen erfordern. Bei der Arbeit mit schlecht definierten anorganischen Oberflächen ist es zwangsläufig schwierig, diese Stellen auf einer wirklich grundlegenden Ebene zu untersuchen und zu verstehen, was die rationale Synthese aktiver und selektiver Photokatalysatoren einschränkt.

Um diese Herausforderung zu meistern, wollen wir den heterogenen und den homogenen Zweig der Photokatalyse zusammenführen und die ausgezeichnete Stabilität und die optoelektronischen Eigenschaften der Festkörperträger mit der strukturellen und funktionellen Abstimmbarkeit der molekularen katalytischen Spezies kombinieren, um so eine neue Klasse genau definierter (d. h. kontrollierbarer) multifunktionaler Hybrid-Photokatalysatoren zu schaffen.

Auf dem Weg zu diesem Ziel befinden sich derzeit mehrere Forschungsprojekte in der Entwicklung: