Neue Wege in der Elektrokatalyse - Entwicklung neuartiger funktionalisierter Metall-Nanopartikel für die Sauerstoffreduktion

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Die vorgeschlagenen Untersuchungen zielen darauf ab, eine neue Klasse von Katalysatoren zu entwickeln und zu charakterisieren, in denen Metall-Nanopartikel mit katalytisch aktiven und selektiven Zentren auf Basis von FeNxCy modifiziert sind. Die Zentren werden durch Abscheiden von katalytisch aktiven MetallPhtalocyanin-Komplexen oder durch Hochtemperaturbehandlung geeigneter Vorläufer, die auf den Nanopartikeln deponiert werden, erzeugt. Durch Anbinden der aktiven Zentren an die MetallNanopartikel werden die Zentren stabilisiert sowie in ihren elektronischen und damit katalytischen Eigenschaften gezielt modifiziert. Die zu entwickelnden Materialien unterscheiden sich grundsätzlich von bisher in der Elektrokatalyse eingesetzten Materialien, auch z.B. von sog. "bifunktionalen Katalysatoren", die zwei Arten aktiver Zentren besitzen. Um die Katalysatoren definiert herstellen und charakterisieren zu können, wird als Substrat planarer, hoch orientierter pyrolytischer Graphit (HOPG) verwendet. Die Ermittlung der elektrokatalytischen Eigenschaften soll mittels rotierender Ring-Scheiben-Elektrode sowie Impedanzmessungen erfolgen, die strukturelle Charakterisierung der Katalysatoren wird mittels STM, XRD und XPS durchgeführt. Dies ermöglicht eine Korrelation von Herstellungsbedingungen sowohl mit den elektronischen und strukturellen Eigenschaften der Katalysatoren als auch mit der erreichten katalytischen Aktivität.