Wo bleibt der Sauerstoff?

CEC: Photokatalytische CO2-Reduktion unter der Lupe

In den vergangenen Jahrzehnten hat die photokatalytische CO2-Reduktion im Rahmen der Erforschung alternativer erneuerbarer Energiequellen und bei der Suche nach Lösungen für die steigenden CO2-Emissionen viel Aufmerksamkeit erregt. Ein wichtiges, bisher ungeklärtes Phänomen in grundlegenden Studien an einer der bekanntesten Reaktionen – der photokatalytischen Konversion von CO2 mit H2O zu CH4 auf TiO2-Photokatalysatoren – ist, dass zumeist kein gasförmiger Sauerstoff unter den entstehenden Produkten zu finden ist, obwohl die Freisetzung von Sauerstoff bei einer Umsetzung von Kohlendioxid zu Methan zu erwarten wäre. Ein Team des Max-Planck-Instituts für Chemische Energiekonversion (CEC) in Mülheim an der Ruhr um Robert Schlögl hat dieses Phänomen jetzt geklärt. Das Ergebnis ihrer Arbeit wurde am in der Zeitschrift Physical Chemistry Chemical Physics publiziert.

back cover- Phys.Chem.Chem.Phys. 21 © (2019)

Um das Fehlen von gasförmigem Sauerstoff zu klären, modifizierten Simon Ristig (Forschungsgruppenleiter in der Abteilung von Robert Schlögl) und Jennifer Strunk (Leibniz-Institut für Katalyse) mit ihrem Team P25-TiO2 mit IrOx, einem bekannten Wasseroxidationskatalysator, der es der Gruppe ermöglichte, gasförmigen Sauerstoff und Wasserstoff in nahezu stöchiometrischen Mengen durch photokatalytische Wasserspaltung zu beobachten. Gleichzeitig ergaben sich Hinweise darauf, dass der Wasserstoff für die Methanbildung nicht von einer vollständigen Wasseroxidation herrührt und das Fehlen des gasförmigen Sauerstoffs in der CO2-Reduktion mit unmodifiziertem P25-TiO2 auf das Photokatalysatormaterial selbst zurückzuführen ist. – Die Studie erschien kürzlich als Artikel und Rückseiten-Cover im Magazin PCCP.

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