{"id":58685,"date":"2018-11-28T07:35:01","date_gmt":"2018-11-28T06:35:01","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=58685"},"modified":"2021-09-09T21:32:23","modified_gmt":"2021-09-09T19:32:23","slug":"ein-neuer-katalysator-fuer-die-wasserspaltung-zur-verbesserung-der-wasserstofferzeugung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/ein-neuer-katalysator-fuer-die-wasserspaltung-zur-verbesserung-der-wasserstofferzeugung\/","title":{"rendered":"Ein neuer Katalysator f\u00fcr die Wasserspaltung zur Verbesserung der Wasserstofferzeugung"},"content":{"rendered":"
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\u00a9 Liaskovskaia Ekaterina, Shutterstock<\/figcaption><\/figure>\n

Aufgrund der weithin anerkannten Rolle von Wasserstoff als sicherer und sauberer Energietr\u00e4ger hat sich die Erforschung seiner Herstellung insbesondere aus erneuerbaren Quellen intensiviert. Einer von mehreren Wegen zur Erzeugung von Wasserstoff ist die Spaltung von Wasser durch Sonnenlicht mithilfe von Photokatalysatoren. Mit Unterst\u00fctzung des teilweise EU-finanzierten Projekts DYNAPORE<\/a> (Dynamic responsive porous crystals) haben Forscher ein neues organisches Material f\u00fcr die photokatalytische solare Wasserstofferzeugung oder Wasserspaltung synthetisiert. Die Ergebnisse wurden k\u00fcrzlich in der Fachzeitschrift \u201eNature Chemistry\u201c<\/em><\/a> ver\u00f6ffentlicht.<\/strong><\/p>\n

Laut einer Pressemitteilung<\/a>, die auf der Website der Universit\u00e4t Liverpool ver\u00f6ffentlicht wurde, kombinierte das Team Experimente und Berechnungen f\u00fcr die Entwicklung des Photokatalysators. Die photokatalytische Wasserspaltung mit Sonnenlicht gilt als eine vielversprechende Technologie, die einen hohen Energieertrag ohne sch\u00e4dliche Nebenerzeugnisse erm\u00f6glicht. Wie in der Pressemitteilung erl\u00e4utert wird, kann dies allerdings nur gelingen, wenn die Energie im Sonnenlicht effektiv genutzt werden kann. \u201eAnorganische Materialien sind eher bekannt als wasserspaltende Katalysatoren, aber organische Katalysatoren k\u00f6nnen auch aus billigen, reichlich vorhandenen Elementen wie Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel hergestellt werden.\u201c Xiaoyan Wang, der Doktorand der Chemie, der die experimentelle Arbeit an der Universit\u00e4t leitete, sagte: \u201eUm hohe Wasserstoff-Entwicklungsraten zu erreichen, ben\u00f6tigen Sie eine gute Wasseraffinit\u00e4t, breite Lichtadsorption, eine gro\u00dfe Oberfl\u00e4che und eine hohe Kristallinit\u00e4t. Durch die Einf\u00fchrung all dieser Eigenschaften in einem Material haben wir einen sehr aktiven Photokatalysator erhalten.\u201c<\/p>\n

Stabilit\u00e4t und Effizienz<\/h3>\n

In dem Artikel der Fachzeitschrift stellten die Forscher fest, dass in der Natur organische Molek\u00fcle f\u00fcr die Lichternte und die Photosynthese verwendet werden, aber die meisten k\u00fcnstlichen Wasserspaltungskatalysatoren anorganische Halbleiter sind. Sie f\u00fcgten hinzu: \u201eOrganische Photokatalysatoren sind zwar aufgrund ihrer synthetischen Abstimmbarkeit attraktiv, weisen jedoch nur geringe Quanteneffizienzen f\u00fcr die Wasserspaltung auf. Was wir hier vorstellen wollen ist ein kristallines kovalentes organisches Ger\u00fcst, das auf einer Benzo-bis-Einheit (Benzothiophensulfon-Einheit) basiert, die eine viel h\u00f6here Aktivit\u00e4t f\u00fcr die photochemische Wasserstoffentwicklung aufweist als ihre amorphen oder halbkristallinen Gegenst\u00fccke.\u201c<\/p>\n

Sie betonten, dass das \u201ekovalente organische Ger\u00fcst bei sichtbarer Langzeitbestrahlung stabil ist und eine konstante photochemische Wasserstoffentwicklung mit einem Elektronenspender f\u00fcr mindestens 50 Stunden zeigt.\u201c Die Wissenschaftler f\u00fchrten die hohe Quanteneffizienz des \u201ekovalenten organischen Sulfonger\u00fcsts auf seine Kristallinit\u00e4t, seine starke Absorption von sichtbarem Licht und seine benetzbaren, hydrophilen 3,2 nm gro\u00dfen Mesoporen zur\u00fcck.\u201c Sie argumentierten, dass der Einfluss dieser Poren auf das Ger\u00fcst zu \u201eeiner weiteren Steigerung der Wasserstoff-Entwicklungsrate um 61 % auf insgesamt 16,3 mmol g-1 h-1 f\u00fchrte. Das COF behielt auch seine photokatalytische Aktivit\u00e4t bei, wenn es als d\u00fcnne Schicht auf einen Tr\u00e4ger aufgetragen wurde.\u201c<\/p>\n

Kovalente organische Ger\u00fcste sind k\u00fcrzlich als vielversprechende Photokatalysatoren f\u00fcr die Wasserstoffentwicklung in den Fokus ger\u00fcckt. Hierbei handelt es sich um eine relativ neue Klasse kristalliner organischer Polymere, die aus leichten Elementen wie Sauerstoff, Bor und Stickstoff bestehen und durch starke kovalente Bindungen zu festen, por\u00f6sen Strukturen verbunden sind. Unter einer kovalenten Bindung versteht man die interatomare Verkn\u00fcpfung, die sich aus der gemeinsamen Nutzung eines Elektronenpaares zwischen zwei Atomen ergibt. Das Anwendungspotenzial von kovalenten organischen Ger\u00fcsten in zahlreichen Bereichen, einschlie\u00dflich der Katalyse, organischen Elektronik und Energiespeicherung, hat sie zu einem attraktiven Forschungsthema gemacht.<\/p>\n

Laut der CORDIS-Projektwebsite zielt das Projekt DYNAPORE, das die Studie finanziert hat, darauf ab, \u201esynergische, multidisziplin\u00e4re experimentelle und rechnerische F\u00e4higkeiten zu entwickeln, um die Dynamik flexibler kristalliner por\u00f6ser Festk\u00f6rper f\u00fcr Funktionen zu nutzen, die bei der Spaltung und Katalyse gezeigt wurden.\u201c Dar\u00fcber hinaus \u201ebefasst sich das Projekt mit der langfristigen Vision von k\u00fcnstlichen Materialien mit chemischer Selektivit\u00e4t und funktionaler Effizienz, erzeugt durch dynamische strukturelle Flexibilit\u00e4t.\u201c<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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