GRK 2943:  Spektroskopische Methoden für herausfordernde Reduktionsreaktionen – Katalytische Kupplung von CO2

• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie ; Molekülchemie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 507189291

Die globale Erwärmung stellt eine der größten Herausforderungen der Menschheit dar und es werden dringend nachhaltige Technologien zur Vermeidung und Reduktion des Treibhausgases CO2 benötigt. Die selektive Umwandlung von CO2 in wertschöpfende Multi-Kohlenstoff-Verbindungen durch reduktive Homokopplung bietet die Möglichkeit, erneuerbare Energie in chemische Energieträger und kohlenstoffneutrale Produkte umzuwandeln. Die bisher wenig untersuchte reduktive Kupplung von CO2 zu Oxalat stellt den ersten Schritt einer solchen Reaktionskaskade zu C2+-Produkten dar. In diesem Graduiertenkolleg sollen neue metallorganische, elektro- und photokatalytische Wege zur Bildung von Oxalat aus CO2 entwickelt werden. Spektroskopische Untersuchungen sind für die moderne Katalyseforschung im Allgemeinen und für den hier vorgeschlagenen Ansatz im Besonderen von größter Bedeutung. Sie liefern wichtige Informationen über die auftretenden Prozesse und sind daher essentiell für deren Optimierung. Operando-Methoden erlauben die Beobachtung des aktivierten, arbeitenden und desaktivierten Katalysators, was im Zusammenspiel mit Modellierungen die Interpretation von Katalysecyclen und die erkenntnisgetriebene Weiterentwicklung von katalytischen Systemen ermöglicht. Die jüngsten Entwicklungen der homogenen Katalyse sowie Einbindung neuer Disziplinen wie Elektro- oder Photokatalyse stellen neue Anforderungen an die experimentellen Randbedingungen und die zeitliche und räumliche Auflösung spektroskopischer Methoden. Hier sehen wir für die Nutzung bestehender und die Weiter- und Neuentwicklung gekoppelter Methoden großes Potential. Dementsprechend wollen wir ein anspruchsvolles Forschungsprogramm etablieren, in dem für die Entwicklung und das Verständnis der herausfordernden Modellreaktion der katalytischen Bildung von Oxalat aus CO2 neue spektroskopische, chemometrische und quantenchemische Werkzeuge etabliert werden, die für die moderne Katalyseforschung generell von Nutzen sein werden. Unsere KollegiatInnen werden von einem interdisziplinären Spektrum an experimenteller und theoretischer Expertise profitieren, um selbst in einem herausfordernden wissenschaftlichen Kontext originelle chemische Ansätze zu entwickeln und spektroskopische und mechanistische Untersuchungen an der Schnittstelle zwischen Katalyse, Molekülchemie, Physikalischer und Theoretischer Chemie, Physik und Mathematik durchzuführen. Das Ausbildungsprogramms umfasst eine exzellente interdisziplinäre Lehre und Ausbildung, die durch gemeinsame Betreuung von der Universität Rostock und dem Leibniz-Institut für Katalyse weiterentwickelt werden soll. Im Zentrum der Ausbildung steht die individuelle Qualifikation der StudentInnen, ein strukturiertes, gemeinsames Weiterbildungs- und Förderprogramm sowie ein vielfältiges Lern- und Wissenschaftsumfeld, welches durch kurz- und mittelfristige Austauschmodule inner- und außerhalb des Kollegs, regelmäßige Seminare und Aufenthalte von Gastwissenschaftlern realisiert wird.

• DFG-Verfahren: Graduiertenkollegs
• Antragstellende Institution: Universität Rostock
• Beteiligte Institution: Leibniz-Institut für Katalyse e. V. an der Universität Rostock
• Sprecher: Professor Dr. Ralf Ludwig
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor Dr. Matthias Beller; Professor Dr. Torsten Beweries; Dr. Olga Bokareva; Professorin Dr. Angelika Brückner; Dr. Milica Feldt; Professor Dr. Robert Francke; Professor Dr. Stefan Lochbrunner; Professor Dr. Klaus Neymeyr; Dr. Jola Pospech; Professor Dr. Axel Schulz; Professorin Dr. Jennifer Strunk