Description: Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Freie Universität Berlin, Institut für Experimentalphysik durchgeführt. Die dringende Notwendigkeit einer nachhaltigen und klimaneutralen Wirtschaft wird von allen verantwortlichen gesellschaftlichen Akteuren in Deutschland anerkannt. Moderne Röntgenspektroskopie-Methoden (XAS) sind herausragend geeignet zur Charakterisierung von Struktur-Funktions-Beziehungen zur Entwicklung neuer Materialien für nachhaltige Schlüsseltechnologien wie solare Kraftstoffe und 'Grüne Chemie' in der industriellen Produktion. Hier wird ein vielseitiger Messaufbau zur Untersuchung von Katalysator-Materialien mittels XAS (XANES, EXAFS) am Strahlrohr KMC-3 des BESSY Synchrotrons (Berlin) ausgebaut, mit dem die Reaktionen unter Betriebsbedingungen 'live' verfolgt werden können (operando-XAS). Im Vordergrund stehen instrumentelle Entwicklungen zur (i) Bereitstellung vielfältiger Reaktionsbedingungen auf einer standardisierten Probenkontroll-Plattform, (ii) Verringerung der Bandbreite der Röntgenstrahlung für hochauflösende XAS im erweiterten Energiebereich (2-14 keV), sowie (iii) Verbesserung der experimentellen Signalqualität durch neue Detektortechnik. Für diverse Katalysatormaterialien wie z.B. amorphe Filme, Moleküle in Lösung und biologische Enzyme von besonderem Interesse für entscheidende Reaktionen - wie Wasserspaltung, Wasserstoff-Gewinnung und Kohlendioxid-Konversion - werden molekulare Strukturen und Redoxzustände auf atomaren Skalen bestimmt und Reaktionsdynamiken während Aktivitäts-, Assemblierungs- und Korrosionsprozessen direkt in der Zeit verfolgt. Besondere Schlagkraft des Operando-XAS Experiments wird durch Kombination von zeit- und energieauflösenden Methoden mit elektrischer, lichtgetriebener oder chemischer Reaktionsauslösung erreicht. Das Projekt (i) schafft einen einzigartigen Messaufbau für die Erforschung von Katalysatoren durch eine multi-disziplinäre Nutzergemeinschaft, (ii) liefert wissenschaftliche Resultate durch grundlegenden Aufklärung von Reaktionsmechanismen und (iii) unterstützt die Entwicklung wichtiger Zukunftstechnologien.
SupportProgram
Origin: /Bund/UBA/UFORDAT
Tags: Berlin ? Kraftstoff ? Röntgenstrahlung ? Berlin ? Katalysator ? Enzym ? Katalyse ? Kohlenstoffarme Wirtschaft ? Energie ? Industrieproduktion ? Reaktionsmechanismus ? Nachhaltige Chemie ? Wasserstoffherstellung ?
Region: Berlin
Bounding boxes: 10.44987° .. 10.44987° x 54.03573° .. 54.03573°
License: cc-by-nc-nd/4.0
Language: Deutsch
Time ranges: 2022-10-01 - 2025-09-30
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