Max Planck Fellow GruppeElektrochemie und nanoskalige Materialien

Max Planck Fellow Gruppe
Elektrochemie und nanoskalige Materialien

Die Entwicklung verbesserter Elektrokatalysatoren für erneuerbare Energietechnologien und die Synthese industriell wichtiger Materialien werden durch den derzeitigen Mangel an Informationen über günstige Katalysatoreigenschaften gebremst. Diese Gruppe zielt darauf ab, den Einfluss von Zusammensetzungs- und strukturellen Materialeigenschaften zu analysieren, um dieses Problem letztendlich zu lösen und klare Kriterien für ein reaktionsspezifisches rationales Katalysatordesign bereitzustellen. Dazu verändern wir systematisch die Eigenschaften der relevanten Materialien wie Zusammensetzung, Korngröße, Oberflächenfacetten und Porosität und untersuchen deren Leistungsfähigkeit.

Unsere Gruppe verwendet neue elektrochemische Methoden, um Reaktionen an oder von einzelnen Nanopartikeln und oberflächenimmobilisierten Nanopartikel-Ensembles zu charakterisieren. Darüber hinaus führen wir innovative Synthese- und Verarbeitungsschritte für Katalysatormaterialien durch, wie die magnetfeldunterstützte elektrochemische Abscheidung und Entlegierung. Diese Materialien werden als Katalysatoren mit systematisch abgestimmten und genau charakterisierten Eigenschaften verwendet, um ihre Leistung in Bezug auf elektrokatalytische Aktivität, Selektivität und Alterung zu identifizieren. Neben der etablierten elektrochemischen Charakterisierung einer großen Anzahl von Nanopartikeln, die auf einer Oberfläche immobilisiert sind, wird die Elektrochemie einzelner Nanopartikel verwendet, um die intrinsische elektrochemische Reaktion einzelner Partikel zu bestimmen. Eine eingehende ex-situ-Charakterisierung und spektroelektrochemische Operando-Methoden ermöglichen es uns, Veränderungen der Eigenschaften, Aktivitäten und Selektivität während der Elektrokatalyse zu berücksichtigen. Darüber hinaus werden die experimentellen Aufgaben durch modernste computergestützte Studien unterstützt, um grundlegende Einblicke in die katalytische Restrukturierung unter Operando-Bedingungen und in die atomaren Prozesse an der Fest-Flüssig-Grenzfläche zu gewinnen. Durch diesen gemeinsamen interdisziplinären Ansatz werden wir ein besseres grundlegendes Verständnis der Materialeigenschafts-Wirkungs-Beziehungen erlangen und neue Strategien und Werkzeuge identifizieren, um die gewünschten Eigenschaften eines Materials während der Synthese oder Nachbearbeitung einzustellen.

Die Zusammenarbeit mit dem MPIE erstreckt sich auf die Bereiche Charakterisierung und Modellierung/ Simulation. Zur Anwendung kommen verschiedenste Untersuchungs- und Modellierungs-/ Simulationsmethoden, siehe Abb.1.  Beteiligt sind alle Abteilungen des Instituts und folgende Forschungsgruppen:

Abb. 1
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