Metallorganische Chalkogenolat-Assemblies (MOCHAs) sind eine erfolgversprechende Klasse von 1D- und 2D-organisch-anorganischen Hybridmaterialien. Die frühen Phasen der MOCHA-Forschung konzentrierten sich auf die Synthese und strukturelle Charakterisierung von MOCHAs sowie auf ihre physikochemischen Eigenschaften. Die geringe synthetische Ausbeute verhinderte jedoch, dass sie in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden konnten. Kürzlich hat unsere Gruppe dieses Hindernis durch die Einführung einer mikrowellenunterstützten Synthesemethode überwunden, die die Syntheseausbeute um das 100-fache erhöhte. Wir setzen MOCHAs hauptsächlich in der elektrochemischen CO2-Umwandlung als effiziente Elektrokatalysatoren ein. 

Wir verwenden verschiedene metallorganische Gerüste (MOFs) für die photokatalytische CO2-Reduktion in der Gasphase. MOFs sind kristalline Materialien mit einer großen Oberfläche, die mehr aktive Stellen für die katalytische Umwandlung bieten. Wir verwenden MOFs als Photosensibilisatoren und CO₂-Speichermedium, während wir in den Poren molekulare/metallische Co-Katalysatoren für die photokatalytische CO₂-Umwandlung anbringen. Darüber hinaus beobachten wir den Reaktionsmechanismus mithilfe der operando-Diffusreflexions-Infrarot-Fourier-Transformations-Spektroskopie (DRIFTS).

Wasserstoff wurde von der EU als die Energieressource der Zukunft gepriesen, und die EU will bis 2030 10 Millionen Tonnen grünen Wasserstoff produzieren. Derzeit stammen jedoch nur 3,9 % der weltweiten Wasserstoffproduktion aus der Wasserelektrolyse. Der Rest wird mit fossilen Brennstoffen hergestellt, die Treibhausgasemissionen verursachen. Für eine nachhaltige Zukunft werden grüne Wasserstoffproduktionsmethoden benötigt. Andererseits stellt die Reinigung von Abwässern, die mit persistenten Schadstoffen belastet sind, eine Herausforderung dar. Wir gehen dieses Problem mit einem innovativen Reaktorkonzept in Zusammenarbeit mit AEE-INTEC und GREENoneTEC an, das gleichzeitig Schadstoffe aus dem Abwasser entfernt und grünen Wasserstoff produziert. Das Projekt wird von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) gefördert.

Ameisensäure ist eine vielseitige Chemikalie, die als erneuerbarer Energieträger, als Grundstoff für verschiedene Industriezweige und als Mittel zur CO₂-Abscheidung und -Nutzung dienen kann. Die elektrochemische Reduktion von CO₂ zu Ameisensäure ist eine vielversprechende Technik, da sie eine hohe Selektivität und Abstimmbarkeit der Reaktion bietet. Ameisensäure ist ein vielversprechender flüssiger organischer Wasserstoffträger (Liquid Organic Hydrogen Carrier, LOHC), da sie einen relativ hohen Anteil (4,3 Massenprozent) an Wasserstoff enthält und gleichzeitig eine leicht zu handhabende Chemikalie ist, die mit Wasser mischbar ist und nicht chemisch aggressiv gegenüber vielen potenziellen Materialien ist, die für die Brennstoffspeicherung verwendet werden können. Außerdem kommt Ameisensäure in der Natur in vielen Pflanzen und vor allem in Ameisen vor.

In unserem Labor wandeln wir CO₂ in Format um, indem wir p-Block-Metalle in Kombination mit Metalloxiden verwenden. Wir untersuchen auch die photoelektrochemische Umwandlung von Ameisensäure zurück zu CO₂ und Wasserstoff.

Doktorand_innen

• Jakob Blaschke (01.2022 – ongoing)
• Hannah Rabl (11.2022 – ongoing)
• Stefan Pfaffel (09.2024 – ongoing)

Masterstudent_innen

• Dorottya Varga (10.2023 – ongoing)
• Nick Parak (07.2024 – ongoing)