CataLight: Lichtgesteuerte molekulare Katalysatoren in hierarchisch strukturierten Materialien – Synthese und mechanistische Untersuchungen
Leticia Gonzáles vom Institut für Theoretische Chemie leitet das Projekt „CataLight”.
Elementarer Wasserstoff wird weithin als potenzielle saubere Quelle chemischer Energie angesehen.
Überblick
Elementarer Wasserstoff wird weithin als potenzielle saubere Quelle chemischer Energie angesehen. Leider ist seine Herstellung durch Wasserelektrolyse aufgrund der hohen Energiebarriere der Wasserspaltungsreaktion, die mit sehr hohen Energiekosten verbunden ist, weder wirtschaftlich noch ökologisch vorteilhaft. Diese Hürde lässt sich jedoch überwinden, indem man die Energie des Lichts nutzt, so wie es in Chloroplasten während der Photosynthese geschieht. Dieser Vorgang wird als Photokatalyse bezeichnet und in der Praxis durch Zugabe eines künstlichen molekularen Komplexes aus Katalysator, Photosensibilisator und Antenne zum System erreicht. Die Antenne sammelt die Lichtenergie, leitet sie an den Photosensibilisator weiter, der wiederum den Katalysator aktiviert, sodass die gewünschte Reaktion stattfinden kann. Die Gruppe um Leticia Gonzáles, die Teil des Sonderforschungsbereichs „CataLight“ ist, hat sich zum Ziel gesetzt, ein grundlegendes Verständnis der Energieübertragungsprozesse in den photokatalytischen Zyklen auf atomarer Ebene zu gewinnen. Die Forscher erreichen dies durch den Einsatz einer vielseitigen Palette theoretischer Methoden und Modelle, von denen einige auf First-Principles-Theorien basieren, während andere semiempirisch sind. Auf diese Weise wollen sie den Weg für ein gezieltes Design neuartiger katalytischer Materialien ebnen, die dann eine effizientere Gestaltung wirtschaftlich und ökologisch vorteilhafter photokatalytischer Aufbauten für chemische Reaktionen von unmittelbarer Bedeutung für die Menschheit ermöglichen würden.