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Self-assembled liposomes functionalized with transition metal-based photocatalysts as a supramolecular platform for efficient photocatalytic water splitting

Projektbeschreibung

Fortschritte bei künstlicher Photosynthese

Die Technologie und der Prozess der künstlichen Photosynthese sind eine sich abzeichnende Lösung, die sich besonders für die Entwicklung photokatalytischer Systeme eignet, die Sonnenenergie in chemische Energieträger wie erneuerbaren Wasserstoff umwandeln. In den Systemen kommen künstliche Lipidmembranen, sogenannte Liposomen, zum Einsatz, die besonders vielversprechend für durch sichtbares Licht angetriebene supramolekulare Wasserspaltungssysteme sind. Leider hat sich ungeachtet großer Fortschritte auf diesem Gebiet die photochemische Problematik der Kopplung zweier Halbreaktionsprozesse zur Wasserspaltung zu einem entscheidenden Engpass entwickelt. Mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen wird das Team des Projekts Lipo4AP bioinspirierte, supramolekulare photokatalytische Baugruppen auf der Membran aus Liposomen anwenden, um diese Kopplung zu ermöglichen. Im Rahmen des Projekts werden geeignete molekulare Bausteine und Liposomen entwickelt, um diese Prozesse zu optimieren.

Ziel

Artificial photosynthesis is aimed at developing photocatalytic systems that convert solar energy into chemical energy carriers such as renewable hydrogen. These artificial systems draw inspiration from natural photosynthesis which takes place at the core of lipid membranes. The artificial lipid membranes of liposomes hence hold strong potential for designing visible light-driven water splitting supramolecular systems. However, it remains a photochemical challenge to couple the two half redox processes that altogether form water splitting: water oxidation and water reduction. In this project, we use bioinspired, supramolecular photocatalytic assemblies supported on the membrane of liposomes, to realise such coupling. Liposomes provide nanocompartments to confine reaction spaces and enable vectorial charge transport. Amphiphilic transition metal-based photosensitizers and molecular catalysts will be anchored to the lipid bilayers, facilitating the concomitant evolution of O2 and H2 from the two half-reactions. To couple both half-reactions, will use an hydrophilic cobalt cage complex as reversible electron relay. The project has been structured to realise key operations: light harvesting, charge separation, directed proton and electron transport from the water oxidation side to the proton reduction side, ultimately achieving water splitting via a Z-scheme mechanism. The study will focus on assessing the coupling of two redox processes by optimising pH and minimising charge recombination on both sides of the photo reaction. The successful implementation of Lipo4AP could lead to innovative strategies for the next generation of biomimetic artificial photosynthetic systems. The complementary advanced skills obtained by the fellow will complete her prior expertise to successfully advance her research career dedicated to catalytic transformations of small molecules, which are relevant to the economic and environmental targets of the European Green Deal.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

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Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Koordinator

UNIVERSITEIT LEIDEN
Netto-EU-Beitrag
€ 232 916,16
Gesamtkosten
Keine Daten