Katalytische Wasserspaltung
Inspiriert von der künstlichen Photosynthese ist die Photoelektrolyse von Wasser mit Sonnenlicht zur Erzeugung von sauberen H2 ein vielversprechender Weg, Sonnenenergie in Form von chemischer Energie zu speichern. Die Wasserspaltung setzt sich aus zwei Halbreaktionen zusammen, namentlich der Sauerstoffentwicklungsreaktion (Oxygen Evolution Reaction, OER) und der Wasserstoffentwicklungsreaktion (Hydrogen Evolution Reaction, HER). Die OER ist die kinetisch anspruchsvollere der beiden Reaktionen, da hier ein erhöhtes Überpotential benötigt wird, um einen Vier-Elektronen-Übergangsprozess zu induzieren. Daher gibt es ein erhöhtes Interesse an der Entwicklung effizienterer, nicht-edelmetallbasierter Elektrokatalysatoren für die OER.
Laufende Projekte unserer wissenschaftlichen Arbeit konzentrieren sich auf die Entwicklung von neuen synthetischen Methoden zur Herstellung von nicht-edelmetallbasierten nanostrukturierten Oxiden als Elektrokatalysatoren für die OER. Wir nutzen Templatierungsmethoden als Werkzeuge um definierte mesostrukturierte Materialien herzustellen, um so Korrelationen zwischen strukturellen Eigenschaften und katalytischer Leistung der Materialien aufzudecken. Dadurch sollen noch effizientere Katalysatoren für die OER entwickelt werden.
Wir sind Mitglied in der MAXNET Energy Vereinigung der Max‑Planck‑Gesellschaft und im DFG gefördertem Collaborative Research Centre/Transregio 247, in welchem wir die Struktur‑Aktivitätsbeziehung in heterogen katalysierten Reaktionen, einschließlich der OER, experimentell untersuchen.
https://maxnetenergy.cec.mpg.de/
https://www.uni-due.de/sfbtrr247/
Ausgewählte Publikationen:
1. Moon, G-H.; Yu, M.; Chan, C. K.; Tüysüz, H. In-situ formation of highly electroactive species directed from homogeneous cobalt precursors for oxygen evolution reaction, Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 131, 3529
https://doi.org/10.1002/anie.201813052
2. Deng, X.; Öztürk, S.; Weidenthaler, Tüysüz, H. Iron-induced activation of ordered mesoporous nickel cobalt oxide electrocatalyst for the oxygen evolution reaction, ACS. App. Mater. Interfaces. 2017, 9, 21225
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsami.7b02571
3. Deng, X.; Tüysüz, H. Cobalt oxide based materials as water oxidation catalysts: recent progress and challenges, ACS Catalysis, 2014, 10, 3701
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/cs500713d