Structure-reactivity relationships for bimetallic electrodes

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Es ist wohlbekannt, dass bimetallische (Elektro-)Katalysatoren eine hohe Aktivität zeigen, z. B. in Brennstoffzellenelektroden. Das Ziel dieses Projektes ist ein grundlegendes Verständnis einfacher elektrochemischer bzw. -katalytischer Prozesse auf nanostrukturierten bimetallischen Elektrodenoberflächen als Modellsysteme für bimetallische Elektrokatalysatoren, basierend auf dem Konzept lokaler Reaktivitäten individueller bimetallischer Nanostrukturen (oder atomarer Ensembles). Dies soll durch eine Kombination von Experiment und Theorie erreicht werden. Nanostrukturierte Elektrodenoberdflächen mit einer bestimmten Sorte und Dichte von spezifischen strukturellen Elements werden mit Hilfe von Ultrahochvakuum-Techniken präpariert, ihre Oberflächenstruktur wird mit atomarer Auflösung durch Rastertunnelmikroskopie quantitativ charakterisiert. Lokale Reaktivitäten werden bestimmt durch die Korrelation mit elektrochemischen/-katalytischen Eigenschaften. Sie werden verglichen mit den Ergebnissen von Dichtefunktionaltheorie-(DFT)-Rechnungen, bei denen die elektrochemische Umgebung berücksichtigt ist. Kinetische Monte Carlo-Simulationen der Gesamtreaktionen, basierend auf Energieparametern aus den DFT-Rechnungen, werden benutzt, um die zugrunde liegenden Konzepte zu verifizieren. Damit soll dieser Ansatz als ein allgemeines Verfahren zum Verständnis (elektro-)katalytischer Prozesse auf inhomogenen Elektroden und Katalysatoren etabliert werden.