Das Projekt "Teilprojekt 1; Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, Bereich Erneuerbare Energie, Institut für heterogene Materialsysteme durchgeführt. Projektziel ist die Charakterisierung der von den Partnern des Konsortiums hergestellten photokatalytisch-aktiven Materialien zur Untersuchung d. Wasserspaltung zu Wasserstoff und Sauerstoff. Dazu sollen eine Reihe von Standard-Analysetechniken eingesetzt u. modifiziert o. weiterentwickelt werden. Ein Schwerpunkt ist die in-situ-Analytik am BESSY (ISISS-Strahlrohr) für photokatalytische Untersuchungen eingesetzt u. weiterentwickelt werden. Ein zweiter Schwerpunkt ist die Herstellung von Halbleiterheteromaterialien (Komposite) und deren Austestung hinsichtlich der photokatalytischen Wasserspaltung (Device Entwicklung). 1: Wachstum von Halbleiter- Dünnschichten und Analytik/Charakterisierung;AP2: Herstellung und Charakterisierung von Kohlenstoffnitrid-Schichten auf Halbleiter-Dünnschichten; Testreaktionen zur Wasserspaltung;Oxidationschemie;AP3: Herstellung und Charakterisierung von Kohlenstoffnitrid- Nanoschichten auf Halbleitern (u.a. Chalkopyrit-Dünnschichten); Testreaktionen zur Wasserspaltung; Oxidationschemie;AP4: Herstellung und Charakterisierung von Hetero-Halbleiterstrukturen auf der Basis von TCOs und Chalkopyrit; neue Bauelemente und Prototypen. Aufbau eines Teststandes;AP5: In-situ-Synchrotronanalytik/ISISS-Strahlrohr-BESSY/ Koop. AK Schlögl,Beller/Junge, Brückner:- Stabilitätstest und Massenspektrometrie - In-situ PES/XAS-Charakterisierung unter Lichteinstrahlung bei ca.1mbar und Kopplung mit Massenspektrometrie
Das Projekt "Teilprojekt 2; Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Chemie durchgeführt. Im Rahmen des Gesamtprojektes sollen neue, hocheffiziente Katalysatoren - in Bezug auf die Quantenausbeute und Wasserstoffproduktion - für die photokatalytische Wasserspaltung entwickelt werden. Ausgangspunkt der Untersuchungen ist ein graphitisches Kohlenstoffnitrid. Das Ziel des Projektantrages ist es, dieses Kohlenstoffnitrid so zu modifizieren, dass Quantenausbeuten und Effektivitäten erreicht werden, die sich mit den bisher beschriebenen, effektivsten metallhaltigen Materialien messen können oder diese sogar übertreffen. Zudem sollen, um eine vollständige photokatalytische Wasserspaltung in Wasserstoff und Sauerstoff zu erzielen, Kohlenstoffnitrid/Halbleiter-Komposit Materialien hergestellt werden. Ziel ist die Entwicklung eines effizienten und stabilen Katalysators auf Kohlenstoffnitrid-Basis mit größer 16 Prozent Quantenausbeute und größer 100 ml H2 je Stunde. Schwerpunkt der Arbeiten an der TU Berlin ist die Optimierung der chemischen (Blechert) und mesoskopischen (Thomas) Struktur des Kohlenstoffnitrids, so wie die Entwicklung geeigneter Halbleiterheterostrukturen (Drieß). Die während des Projektes hergestellten Materialien sollen in einem Messaufbau für die photokatalytische Wasserspaltung getestet werden (Schomäcker).
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung durchgeführt. Im Rahmen des Gesamtprojektes sollen neue, hocheffiziente Katalysatoren - in Bezug auf die Quantenausbeute und Wasserstoffproduktion - für die photokatalytische Wasserspaltung entwickelt werden. Ausgangspunkt der Untersuchungen ist ein polymerer Vorläufer des graphitischen Kohlenstoffnitrid ('g-C3N4'). Das Ziel des Projektantrages ist es, g-C3N4 so zu modifizieren, dass Quantenausbeuten und Effektivitäten erreicht werden, die sich mit den bisher beschriebenen, effektivsten metallhaltigen Materialien messen können oder diese sogar übertreffen. Teilprojekt Antonietti wird dabei der Schwerpunkt auf der Optimierung der Aktivität von graphitischem Kohlenstoffnitrid durch Kontrolle der lokalen chemischen Struktur und der mesoskopischen Architektur liegen. In Zusammenarbeit mit dem Teilprojekt Blechert sollen dazu neue Bindungsmotive in die Schichtstrukturen eingefügt werden, welche als Photosensibilisator wirken können oder die eine Einstellbarkeit der Bandlücke und Bandlage der Materialien ermöglichen. Diese Materialien sollen zusammen mit den Projektpartnern zu Halbleiterheterostrukturen verarbeitet werden und auf Ihre katalytische Aktivität geprüft werden. Zur Optimierung des katalytischen Aktivität des Kohlenstoffnitrids sollen sowohl Variationen der chemischen Struktur, Oberfläche und Morphologie des Materials vorgenommen werden.
Das Projekt "Nanostrukturierte Metallnitrid-Elektroden als Halbleiter für die Photokatalytische Wasserspaltung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung durchgeführt. Ziel des Projekts ist die Entwicklung und Integration von(photo)elektrokatalytischen Elektroden zur Wasserstoffentwicklung in eine 'monolithische' Struktur, bei der die Anode die Rückseite der Photokathode bildet. Von dieser Struktur, eingetaucht in einen wässrigen Elektrolyten, wird ein Wirkungsgrad bei der Wasserstoffentwicklung erwartet, der mit der traditionellen PV-gekoppelten Elektrolyse konkurrieren kann. Ziel des Teilprojekts ist dabei die Herstellung von nanostrukturierten Elektroden, bestehend aus In1-xGaxN und anderen Nitriden als Photokathode für die Lichtinduzierte Wasserstoffentwicklung a) Synthese von nanostruktierten InxGa1-xNy mit einer Bandlücke Eg = 2.2 eV b) Präparation von Elektroden beschichtet mit nanostruktierten InxGa1-xNy c) Präparation von Elektroden beschichtet mit anderen nanostruktierten Metallnitriden und Kohlenstoffnitriden