• 500-W Femtosekundenlaser zur Herstellung von lasergenerierten Katalysatoren
• Gasphasenphotoreaktor für die Reduktion von CO₂ unter hochreinen Bedingungen mit modernster gaschromatographischer Spurenanalytik zur Aufklärung der Stoffbilanz
• SFB/TRR 247 "Heterogene Oxidationskatalyse in der Flüssigphase" seit 2018
• Patentanmeldung für Verfahren zur Herstellung von hochaktivem, langzeitstabilen Katalysatormaterial in nur einem Schritt

BRENNSTOFFZELLEN

Gemeinsam mit unseren Partnern im benachbarten Zentrum für BrennstoffzellenTechnik (ZBT) streben wir an, die Produktionskosten für Brennstoffzellen erheblich zu senken. So konnte der Edelmetallgehalt in Membranbrennstoffzellen durch den Einsatz von nanoskaligen Partikeln bereits auf weniger als 0,1 mg Platin pro cm2 verringert werden – bei gleichbleibender Aktivität. Als Alternativen für Platin forschen wir an Core-Shell-Nanopartikeln aus einem vergleichsweise kostengünstigen Inneren und einer dünnen, aber hochreaktiven Hülle.

NANOBASIERTE HETEROGENE KATALYSATOREN FÜR DIE PHOTO- UND ELEKTROKATALYSE

In Kooperation mit dem Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion (MPI CEC) in Mülheim erforschen und entwickeln wir Photo- und Elektrokatalysatoren. Dazu synthetisieren wir Cluster von Übergangsmetalloxiden auf Trägern und studieren ihre optoelektronischen und katalytischen Eigenschaften, inklusive der für die Katalyse relevanten Elementarprozesse. Es wird die photokatalytische Aktivität unter Bestrahlung mit sichtbarem Licht angestrebt.

KATALYTISCHE AKTIVIERUNG VON CO2

Ein Hauptziel ist die Umsetzung von CO2 in nützliche Basischemikalien der Industrie auf chemischem Weg. Im Vordergrund steht die Synthese von Methan und Methanol, da diese Stoffe in großen Mengen in der industriellen Produktion genutzt werden und als chemische Energiespeichermaterialien geeignet sind. Für die Hydrierung von CO2 in der Gasphase werden gezielt Metallnanopartikel auf verschiedenen Trägern synthetisiert und hinsichtlich ihrer strukturellen und katalytischen Eigenschaften untersucht.

PHOTOKATALYTISCHE WASSERSPALTUNG

In der photokatalytischen Wasserspaltung wird die Energie des Sonnenlichts ohne Zwischenschritt in speicherfähigen Wasserstoff umgewandelt. Per Laserablation stellen wir dazu hochreine, ligandenfreie Nanopartikel her. Diese haften sehr gut auf Trägermaterialien, benötigen keine potenziell giftigen oder desaktivierenden Stabilisatoren und bieten ihre komplette freie Oberfläche für die Reaktionen an. Die Methode lässt sich problemlos in bestehende Prozesse zur Katalysatorherstellung integrieren und funktioniert für ein breites Spektrum an Nanopartikeln auf nahezu beliebigen Trägermaterialien. Wir nutzen außerdem nasschemische Methoden, um Katalysatorpartikel auf geeigneten Halbleitermaterialien abzuscheiden und die erhaltenen Materialien in der Wasseroxidationskatalyse einzusetzen.

• Prof. Dr. Corina Andronescu (Elektrochemische Katalyse)
• Prof. Dr. Gerd Bacher (Photokatalyse, Elektrokatalyse)
• Prof. Dr.-Ing. Stephan Barcikowski (Realstruktur-Engineering Charakterisierung, PLPP)
• Prof. Dr. Malte Behrens (Struktur­-Funktions­-Beziehung nanostrukturierter Katalysatoren)
• Dr. Victor Colic (Elektrokatalyse, Sauerstoff-Elektrochemie)
• Prof. Dr. Kai Exner
• Apl. Prof. Dr. Nils Hartmann (Materialcharakterisierung in ICAN)
• Prof. Dr. Eckart Hasselbrink (Dünne Schichten & Oberflächenwissenschaft, Schwingungsspektroskopie)
• Prof. Dr. Rossitza Pentcheva (Elektronische Struktur, Rechnergestützte Materialphysik)
• Dr. Sven Reichenberger (Laser-generierte Nanopartikel für die Katalyse)
• Prof. Dr. Christof Schulz (Sprühflammen-Synthese)
• Prof. Dr. Stephan Schulz (Synthese von Nanopartikeln)
• Prof. Dr. Eckhard Spohr (Photokatalyse, Theoretische Chemie)
• Prof. Dr. Heiko Wende (Elektronische und magnetische Strukturen)
• Prof. Dr. Markus Winterer (Realstruktur-Engineering & Charakterisierung)