In-situ-Untersuchungen zur Aufklärung der mikroskopischen Mechanismen des NEMCA-Effektes

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Janek; Professor Dr. Herbert Over
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 120176143

Katalytisch wirksame Metalle lassen sich in Kombination mit ionenleitenden Keramiksubstraten durch elektrochemische Polarisation gezielt und maßgeblich in ihrer Aktivität steuern. Dieses Phänomen ist grundsätzlich bekannt und wird heute in der Literatur als „Electrochemical Promotion of Catalysts (EPOC)“ bezeichnet. Der Mechanismus dieser elektrisch gesteuerten Aktivitätserhöhung, die ursprünglich auch als „NEMCA-Effekt“ (Non-Faradaic Modification of Catalytic Activity) bezeichnet wurde, ist derzeit allerdings nur sehr unzureichend verstanden. Das geplante Projekt zielt daher darauf ab, die mikroskopischen Prozesse während der elektrochemischen Promotion für das Modellsystem der Oxidation von CO auf Pt(111)-Elektroden auf YSZ(111)-Substraten auf atomarer Skala zu verstehen. Hierzu sollen die komplementären Erfahrungen und Methoden der beiden Antragsteller, nämlich im Bereich der Festkörperelektrochemie und der Oberflächenchemie, kombiniert werden. Als eine wesentliche experimentelle Voraussetzung für den Erfolg des Projektes wird die Verfügbarkeit von wohl definierten Modellelektroden angesehen, deren Präparation mittels gepulster Laserdeposition (PLD) in der Arbeitsgruppe eines der beiden Antragsteller entwickelt wurde, und die den Standards der Oberflächenchemie im Sinne von Reinheit und möglichst geringer struktureller Komplexität genügen. Eine weitere wichtige Voraussetzung für eine erfolgreiche Aufklärung ist der Einsatz experimenteller in-situ-Methoden, die zur umfassenden chemischen und strukturellen Charakterisierung der Modellelektroden unter Reaktionsbedingungen beitragen sollen. Eine besondere Rolle bei diesen Untersuchungen wird die mögliche Bildung von Oberflächenoxiden spielen. Die parallele Untersuchung der Modellelektroden auf ihre Wirksamkeit bezüglich des NEMCA-Effekts im Fall der CO-Oxidation soll die mechanistischen Arbeiten ergänzen und zu einem umfassenden Verständnis führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen