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Photo(electro)catalytic Nitrogen Fixation

Projektbeschreibung

Hocheffiziente Katalysatoren wandeln Stickstoff mithilfe von Licht in Ammoniak um

Die lichtgetriebene Stickstofffixierung ist ein Traumziel, um der massiven Nutzung fossiler Brennstoffe entgegenzuwirken, die derzeit zur Umwandlung von molekularem Stickstoff in Ammoniak verwendet werden. Das EU-finanzierte Projekt NITROGEN-LIGHT plant die Entwicklung innovativer Katalysatoren für die photoelektrolytische Herstellung von Ammoniak unter Verwendung von Stickstoff als Primärquelle. Zu diesem Zweck wird die Forschungsgruppe Multi-Redox-Katalysatoren für die Stickstoffaktivierung konzipieren, die an Photoelektroden mit Halbleiteroberflächen als Photosensibilisatoren immobilisiert sind. Die Verschmelzung der Oberflächenwissenschaft mit der molekularen Katalyse wird dabei die Abstimmung der aktiven Stellen des Katalysators und die Stabilisierung der von Stickstoff abgeleiteten Zwischenprodukte ermöglichen. Die Projektarbeit wird maßgeblich zur Herstellung neuartiger Photokathoden für die Stickstoffreduktion und Photoanoden für die Wasseroxidation beitragen, die in das gesamte photoelektrochemische Zelldesign integriert werden sollen.

Ziel

Despite the intensive effort on nitrogen photofixation, there is a clear gap in the design of the catalytic system at the molecular/atomic level: at the same time, the majority of literature examples for nitrogen photo(electro)reduction employed only Uv-Vis semiconductor based systems with poor control on the molecular aspects of photo(electro)catalysis. NITROGEN-LIGHT lies in the panorama of nitrogen reduction, but offering a new point of view. This project aims to develop a photoelectrolyser to efficiently convert nitrogen to ammonia, but exploiting semiconductor surfaces decorated with controlled molecular assemblies of visible-light sensitisers and nitrogen-activating multi-redox catalysts. The advantage of the molecular design is the possibility to easily tune the redox properties of active sites and the stabilization of nitrogen-derived intermediates, with the final aim of: syncronizing photo-induced electron/proton transfer (PCET), lowering the energy barrier and optimizing the quantum efficiency. Success in this task will be instrumental for the fabrication of novel photocathodes for N2RR, to be integrated within a PEC device, in combination with photoanodes for water oxidation. The photoelectrode assembly for the final device will build on the state-of-the-art expertise and recent achievements of the CalTech and the Padova group, while frontier studies on the photophysics of selected molecular assemblies, to be performed with secondment visits at the Prague Institute, will guide the overall component choice and synthetic modification.

Koordinator

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI PADOVA
Netto-EU-Beitrag
€ 251 002,56
Adresse
VIA 8 FEBBRAIO 2
35122 Padova
Italien

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Region
Nord-Est Veneto Padova
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 251 002,56

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