Maßgeschneiderte Graphen-basierte Nanokompositmaterialien für elektrokatalytische Anwendungen

• Antragsteller: Dr. Ferdinand Hof
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 326939428

Ziel des Projektes ist es, neuartige Kompositmaterialen bestehend aus Graphen und Kobalt- oder Kupfernanopartikeln zu synthetisieren. Basierend auf dem Einsatz von reduziertem Graphen mit definierter, lateraler Fläche als Reduktionsmittel, soll die Größenverteilung der Nanopartikel gesteuert werden. Ein Teil dieses Antrags ist es, den Einfluss der Syntheseparameter sowie verschiedener Ausgangsmaterialien (Graphite) auf die finalen Eigenschaften der Kompositmaterialen zu evaluieren. Das elektrochemischen Potentials von reduziertem Graphen in Lösungen, stellt eine einzigartige Möglichkeit dar, maßgeschneiderte Kompositmaterialen herzustellen. Vorteile sind: (i) kein Zusatz eines weiterern Reduktionsmittels ist notwendig, wodurch nur ein Nebenprodukt auftritt (ii) die große Variabilität ermöglicht es Kompositmaterialien unterschiedlichster Metalle herzustellen (iii) Graphen liegt als einlagige Spezies vor, sodass eine Dekorierung beider Seiten problemlos möglich ist (iv) die Reduktion findet in direkter Nähe des Kohlenstoffgitters statt, sodass eine gute Bindung antizipiert werden kann. Die detalierte Charakterisierung der chemischen und physikalischen Eigenschaften stellt einen weiteren zentralen Baustein dieser Forschungsarbeit dar. Die faszinierenden Eigenschaften der erzeugten Materialien sollen in realen Anwendungen ausgenutzt werden. Graphen basierte Kompositmaterialien mit Kupfer oder Kobalt Nanopartikeln sind interessante Elektrokatalysatoren für die Sauerstoffreduktionsreaktion (ORR) und die CO2 Reduktion (CO2RR). Basierend auf der Synthese verschiedener Kompositmaterialien, soll eine direkte Korrelation zwischen der katalytischer Aktivität und der respektiven Größe der Partikel hergestellt werden um mechanistische Einblicke in diese Reaktionen zu erlangen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Frankreich, Italien
• Gastgeber: Professor Dr. Francesco Paolucci; Privatdozent Dr. Alain Penicaud