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Projekt
Synthese, Charakterisierung und Testung nanopartikulärer Katalysatoren
Antragstellerin
Professorin Dr. Silke Behrens
Fachliche Zuordnung
Technische Chemie
Förderung
Förderung seit 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 525028514
In diesem Projekt sollen definierte Modellkatalysatoren auf der Basis von Nanopartikeln (NPs) entwickelt werden, bei denen die aktiven Metalle bis auf Einzelatome in einem Wirtsmetall dispergiert sind. Pd/Au-NP- und Pt/Au-NP-basierte Katalysatoren mit unterschiedlichen Metallverhältnissen sollen als prototypische Beispiele und als Ausgangsmaterial für Studien zur thermo- und elektrokatalytischen Wasserstoffperoxid-Synthese (im Folgenden als t-HP bzw. e-HP bezeichnet) in dieser Forschungsgruppe genutzt und in diesem Teilprojekt hergestellt werden. Unter Verwendung des "Precursor"-Konzepts wollen wir monodisperse NPs mit Größen im Bereich von 1 bis 10 nm und einer homogenen Metallzusammensetzung synthetisieren und sie als Bausteine für Modellkatalysatoren mit definierten interpartikulären Abständen und optimierten NP-Träger-Wechselwirkungen verwenden. Der Einfluss von elektronischen und geometrischen Effekten (insbesondere Effekte von Einzel- im Vergleich zu Mehratomzentren) auf die katalytischen Eigenschaften in der t-HP sollen hier untersucht werden. Die NP-basierten Katalysatoren sollen auch anderen Teilprojekten, z.B. TP-Röse, für eine allgemeine katalytische Bewertung in der e-HP zur Verfügung gestellt werden. Dabei werden die wichtigsten katalytischen Leistungsindikatoren der t-HP in diesem Projekt mit denen der katalytischen Tests in der e-HP für NP-basierte Katalysatoren (TP-Röse) und flache Elektroden (TP-Strasser) verglichen. Zusammen mit den Ergebnissen der Katalysatorcharakterisierung (TP-Grunwaldt, TP-Röse, TP-Strasser) werden wir so die vielversprechendsten Katalysatoren für weitere Versuche identifizieren. Die so ausgewählten Modellkatalysatoren werden dann auf größere Mengen skaliert und für weitere Untersuchungen in den verschiedenen elektrochemischen Zellen bzw. Reaktoren und für eingehende kinetische Studien in der e-HP und t-HP bereitgestellt (TP-Dittmeyer, TP-Röse, TP-Sauer, TP-Strasser), die die experimentelle Grundlage auch für weitergehende theoretische Studien und die Simulation bilden (TP-Krewer, TP-Studt). Die aus den gemeinsamen Anstrengungen der Forschungsgruppe hervorgehende Information zu den für die Pd/Au- und Pt/Au-NP-basierten Katalysatoren relevanten Materialdeskriptoren wollen wir weiter nutzen, um eine Übertragbarkeit auch auf andere Metallzusammensetzungen zu untersuchen. Auch im Hinblick auf eine zweite Förderperiode, sollen deshalb andere Metallzusammensetzungen der NPs adressiert und entsprechende Modellkatalysatoren hergestellt werden. Zusammen mit den Ergebnissen aus den anderen Teilprojekten dieser Forschungsgruppe wollen wir aktive Zentren und Reaktionsmechanismen für die t-HP und e-HP identifizieren und so ein grundlegendes Verständnis erlangen, das es uns ermöglichen soll, das Katalysatordesign für beide Reaktionen weiter zu verbessern.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
