In situ markierungsfreie Beobachtung von Edelmetall-katalysierten Reaktionen mit Hilfe von oberflächenverstärkter Raman-Spektroskopie: Korrelative Einzelpartikel-Spektroskopie / Elektronenmikroskopie und mechanistische Untersuchungen

• Antragsteller: Professor Dr. Sebastian Schlücker
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 410889534

Edelmetallnanopartikel sind wichtige Katalysatoren für viele chemische Reaktionen. Die oberflächenverstärkte Raman-Streuung (surface-enhanced Raman scattering, SERS) kann die zugrunde liegenden molekularen Veränderungen in situ und markierungsfrei mit hoher chemischer Spezifität, hoher Sensitivität und Grenzflächen-Selektivität erfassen. In diesem gemeinsamen NSFC/DFG-Projektvorhaben wollen die Antragsteller aus China (Xie) und Deutschland (Schlücker) ihre bestehende erfolgreiche Kooperation fortsetzen und ihre Expertise kombinieren, um die Nitro-zu-Amino-Konversion auf der Oberfläche von Gold-, Platin- und Palladium-Nanopartikeln mit Hydrid und molekularem Wasserstoff als Reduktionsmittel zu untersuchen. Verschiedene bifunktionelle Edelmetall-Kern/Satelliten-Nanopartikel, die sowohl katalytisch als auch plasmonisch aktiv sind, werden synthetisiert (Xie-Gruppe) und in korrelativen SERS-spektroskopischen/elektronenmikroskopischen Experimenten auf Einzelpartikel-Niveau (Schlücker-Gruppe) in einem eigens entworfenen Reaktor charakterisiert. Durch die Synthese und Untersuchung eines Satz von maßgeschneiderten Edukt-Molekülen mit der Nitrogruppe an verschiedenen Positionen (Xie-Gruppe) soll ein mechanistisches Verständnis der Nitro-zu-Amino-Reduktion erhalten werden. Schliesslich zielen hochauflösende SERS-Experiment (Xie-Gruppe) in Kombination mit begleitenden DFT-Rechnungen (Schlücker-Gruppe) darauf ab, die entsprechenden Reaktions-Intermediate in einem mikrofluidischen Reaktor zu identifizieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Partnerorganisation: National Natural Science Foundation of China
• Kooperationspartner: Professor Dr. Wei Xie