Projektbeschreibung
Revolution in der Forschung für nachhaltige Katalysatoren
Nachhaltigkeit ist die Zukunft. Das vom Europäischen Forschungsrat finanzierte Projekt SINCAT zielt darauf ab, die Katalysatorforschung zu revolutionieren, um eine Zukunft zu gestalten, in der saubere Energie aus Sonnenlicht und Wasserstoffbrennstoffzellen gewonnen wird und CO2-Emissionen in wertvolle Ressourcen umgewandelt werden. Das Projekt verfolgt das Ziel, hocheffiziente Katalysatormaterialien zu entwickeln, die für eine nachhaltige Gesellschaft von entscheidender Bedeutung sind. Dazu sollen die Grenzen der derzeitigen Studien überwunden werden. Zu diesem Zweck werden die Forschenden eine einzigartige Nanofluidik-Reaktorvorrichtung erstellen, mit der die Untersuchung einzelner Katalysator-Nanopartikel und ihrer Reaktionen möglich ist. Die Integration plasmonischer optischer Sonden wird Echtzeiteinblicke in die Dynamik der Katalysatorteilchen während der Reaktionen ermöglichen. SINCAT wird die Rolle des Oxidationszustands des Katalysators bei der Fischer-Tropsch-Katalyse untersuchen und plasmoneninduzierte, durch heiße Elektronen vermittelte Reaktionswege für die katalytische CO2-Reduktion erforschen.
Ziel
Imagine a sustainable society where clean energy is produced from sunlight, and water is converted into hydrogen to fuel a fuel cell, which produces electric energy to power the electric motor in a car. At the same time, CO2 emissions are captured and converted to hydrocarbons that are again used as fuel or as resource for fine chemical synthesis. At the heart of this vision is heterogeneous catalysis. Hence, for it to become reality, tailored highly efficient catalyst materials are of paramount importance. The goal of this research program is therefore to establish a new experimental paradigm, which allows the detailed scrutiny of individual catalyst nanoparticles and their reaction products under application conditions.
The catalytic performance of nanoparticles is directly controlled by their size, shape and chemical composition. Current studies are, however, conducted on ensembles of nanoparticles. Therefore, such studies are plagued by averaging effects, which deny access to the key details related to how size, shape and composition control catalyst performance. To eliminate this problem, we will nanofabricate a unique nanofluidic reactor device that will enable us to scrutinize catalytic processes and products at the individual catalyst nanoparticle level. In a second step, we will integrate plasmonic optical probes with the nanoreactor to be able to simultaneously monitor the dynamics of the catalyst particle state during reaction.
Finally, we will apply the nanoreactor to investigate the role of the catalyst oxidation state in Fischer-Tropsch catalysis. In parallel, we will explore novel plasmon-induced hot electron-mediated reaction pathways for catalytic CO2 reduction, as part of a carbon-neutral energy cycle. We anticipate unprecedented insight into the role of catalyst particle state, size and shape in these processes. This will facilitate the development of more efficient catalyst materials in the quest for an energy-efficient and sustainable future.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
412 96 GOTEBORG
Schweden