Projektbeschreibung
Wasserstofferzeugung: Mechanismen an der Übergangsmetalloxid-Wasser-Grenzfläche
Die Nutzung von Sonnenlicht zur Aufspaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff, um Wasserstoff (H2) als Brennstoff zu gewinnen, wird bei der Energiewende eine wichtige Rolle spielen. Übergangsmetalloxide sind vielversprechende Katalysatoren, um die Geschwindigkeit dieser Reaktion zu beschleunigen. Die Elektronen und Löcher in den Übergangsmetalloxiden neigen jedoch zur Rekombination. Um dieses Problem zu entschärfen, sind bessere Kenntnisse über die an der Übergangsmetalloxid-Halbleiter-Wasser-Grenzfläche ablaufenden Mechanismen erforderlich. Das Ziel des vom Europäischen Forschungsrat finanzierten Projekts WATER-X besteht darin, zeitaufgelöste Femtosekunden-Laser-Photoelektronenspektroskopie mit einem Flüssigkeits-Mikrojet-Aufbau einzusetzen, um die Eigenschaften der frühen und kurzlebigen molekularen Zwischenprodukte zu charakterisieren. Damit wird einer verbesserten Effizienz der Umwandlung von Licht in Energie der Weg bereitet.
Ziel
Photocatalytic water splitting using transition metal oxides (TMOs) has the potential to play a key role in the sustainable large-scale production of hydrogen. Due to their activity, cost-effectiveness, and stability TMOs are viewed as attractive materials to catalyze water splitting by harnessing solar energy. A major challenge is effectively preventing the recombination of electrons and holes in the TMOs produced upon (solar) light absorption. While these charge recombination processes occur on the pico-to-nanosecond timescale, the whole water splitting process is almost 12 orders of magnitude slower! This huge difference urgently demands a better understanding of the underlying mechanisms and charge-driven chemical reactions involving electron transfer (reduction reaction) or hole transfer (oxidation reaction) that take place at the TMO semiconductor–liquid interface. In my WATER-X project I will investigate these sub-10-picoseconds processes at the interface of TMO nanoparticles in bulk water by using time-resolved femtosecond laser photoelectron spectroscopy by applying liquid microjet setup. The objective is to measure the early-time molecular intermediates and their associated electronic-structures, their lifetimes, energetics, photoelectron angular distributions, and decay mechanisms of the short-lived molecular intermediates. With this knowledge we can determine the exact mechanisms of light-induced water dissociation and will pave the way to manipulating light-induced interactions to the solid-aqueous interface for improving the efficiency of light-to-energy conversion. These novel experiments will be performed for four nanoparticle photocatalysts, hematite, titanium dioxide, cerium oxide, and nickel-iron-oxyhydroxide with manifold electronic-structure properties (bandgap, charge carrier dynamics, and energetics), which make them attractive for future applications.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht.
- NaturwissenschaftenChemiewissenschaftenKatalysePhotokatalyse
- NaturwissenschaftenChemiewissenschaftenanorganische ChemieÜbergangsmetalle
- NaturwissenschaftenNaturwissenschaftenElektromagnetismus und ElektronikHalbleiterbauelement
- NaturwissenschaftenNaturwissenschaftenOptikLaserphysik
- NaturwissenschaftenNaturwissenschaftenOptikSpektroskopie
Sie müssen sich anmelden oder registrieren, um diese Funktion zu nutzen
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsGastgebende Einrichtung
14109 Berlin
Deutschland