SPP 2370:  Verknüpfung von Katalysatoren, Mechanismen und Reaktorkonzepten für die Umwandlung von Distickstoff durch elektrokatalytische, photokatalytische und photoelektrochemische Methoden ("Nitroconversion")

• Fachliche Zuordnung: Chemie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460921994

Das SPP2370 Nitroconversion zielt auf die Entwicklung heterogener elektrokatalytischer, photokatalytischer und photoelektrochemischer N2-Umwandlungsreaktionen für dezentrale und nachhaltige N2-Umwandlungswege ab. Dies wird erreicht, indem Einblicke in die Struktur/Aktivitäts-Beziehungen von Katalysatoren, einschließlich experimenteller und theoretischer Designstrategien, gewonnen werden, neuartige Reaktor- und Elektrodenkonzepte entwickelt werden, um die Limitierungen des N2-Stofftransport zu überwinden, und durch den Einsatz neuartiger analytischer Techniken, um Einblicke in die zugrunde liegenden Mechanismen zu erhalten, um in der Lage zu sein, Katalysatoren rational zu entwerfen und neue Reaktionswege zu entwickeln. Das SPP ist ausdrücklich nicht auf die Umwandlung von N2 in NH3 beschränkt, sondern umfasst auch die Forschung zu oxidativen Umwandlungen. Das SPP2370 zielt auf die systematische Analyse und Verbesserung eines Gesamtprozesses der N2-Umwandlung ab. Nur stark kollaborative und interdisziplinäre Anstrengungen, die im SPP2370 koordiniert werden, können den Weg für eine solche Entwicklung ebnen. Insbesondere die Bedeutung der Einbindung der Reaktionstechnik direkt in die Entwicklung der grundlegenden Prozesse kann nicht genug betont werden. Nach dem Start des SPP wird ein Lenkungsausschuss eingerichtet, der die verschiedenen Aufgaben, Verantwortlichkeiten und Kenntnisse innerhalb des SPP2370 repräsentiert. Dieses Gremium wird den Koordinator bei der Definition und Durchführung kooperativer Forschungsaktivitäten innerhalb des SPP unterstützen. Regelmäßige Workshops, Seminare und ein reger Austausch sollen den interdisziplinären Charakter des SPP fördern. Zum Austausch mit internationalen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern findet am Ende der ersten Förderperiode eine internationale Konferenz/Symposium statt.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Internationaler Bezug: China, Frankreich, Island, Tschechische Republik, USA

Projekte

• Ammoniak bei Bedarf: Katalytische N2-Reduktion an photo-geladenen maßgeschneiderten TiO2-Aerogelen (Antragstellerinnen / Antragsteller Marschall, Roland ;  Milow, Barbara ;  Ziegenbalg, Dirk )
• Diamant-basierte Materialien für die photoelektrokatalytische Reduktion von Distickstoff (Antragstellerinnen / Antragsteller Klemm, Elias ;  Krüger, Anke ;  Risch, Marcel )
• Die heterogene photokatalytische Oxidation von Distickstoff zu Stickoxiden in der Gasphase: Mechanismus und Kinetik (Antragstellerinnen / Antragsteller Bacher, Gerd ;  Bloh, Jonathan ;  Strunk, Jennifer )
• Elektro- und Photokatalytische N2 Umwandlung mit Übergangsmetall-Chalkogeniden an 2D- und 3D-strukturierten Elektroden (NI-CONSTRUCT) (Antragstellerinnen / Antragsteller Balducci, Andrea ;  Marschall, Roland ;  Roth, Christina )
• Exploration der Protonenleitfähigkeit in Festkörperelektrolyten für effiziente elektrochemische Niedertemperatur-Ammoniak-Synthese (Antragstellerinnen / Antragsteller Mollenhauer, Doreen ;  Siegmund, Daniel ;  Zeier, Wolfgang )
• Integration von Polyoxometallat-Einzelatom-Katalysator-basierten (Photo-)Elektroden in Durchflussreaktoren zur reduktiven und oxidativen Stickstoff-Aktivierung (Antragsteller Streb, Carsten ;  Ziegenbalg, Dirk )
• Koordinationsfonds (Antragsteller Marschall, Roland )
• Oberflächenoptimierte Metallnitride für echte Stickstoffreduktion - SUNRed (Antragstellerinnen / Antragsteller Devi, Anjana ;  Harms, Corinna ;  Wark, Michael )
• Photoelektrochemische N2-Fixierung im kontinuierlichen Fluss zur Generierung von kleinen und hochwertigen organischen Molekülen (Antragsteller Barham, Ph.D., Joshua Philip ;  Giusto, Ph.D., Paolo )
• Photoelektrochemische Stickstoffreduktion: Aktivität, Selektivität und Stabilität ternärer Cu-basierter Oxidphotokathoden (Antragsteller Jacob, Timo ;  Sharp, Ph.D., Ian D. ;  Zhang, Siyuan )
• Photoredoxkatalytische redoxneutrale Synthese von Aryldiazenen aus molekularem Stickstoff (Antragstellerinnen / Antragsteller Krüger, Anke ;  König, Burkhard )
• Untersuchung der photokatalytischen und photothermokatalytischen Ammoniak-Produktion aus molekularem Stickstoff und Wasser bei erhöhten Temperaturen und Drücken (Antragsteller Bloh, Jonathan ;  Rose, Marcus )

• Sprecher: Professor Dr. Roland Marschall