| Teilprojekt A4: Metallkomplex-modifizierte Halbleiterphotokatalysatoren für die solare Detoxifizierung von Wasser (1. und 2. Förderperiode) Es ist bekannt, daß anorganische Halbleiter wie Titandioxid die vollständige Photooxidation (Mineralisierung) von Schadstoffen durch Luftsauerstoff katalysieren. Diese Photokatalyse ist die Grundlage für die Verwendung von Titandioxid in ersten Versuchsanlagen zur solaren Detoxifizierung von Luft und Wasser. Dabei können allerdings nur 3% des Sonnenlichts genutzt werden, da Titandioxid lediglich den UV-Anteil absorbieren kann. Es gibt es daher große Anstrengungen, Titandioxid auch für den sichtbaren Teil des Sonnenspektrums zu sensibilisieren. Dies gelang zwar in einigen wenigen Fällen, jedoch wurden die Photokatalysatoren durch eine effiziente Photokorrosion schnell deaktiviert. Im Gegensatz dazu haben wir in Vorarbeiten ein Metallkomplex-beladenes Titandioxid entwickelt, in welchem Titandioxid als ein Festkörper-Ligand fungiert. Dieses neue Material katalysiert die Mineralisierung von organischen Schadstoffen über einen Zeitraum von mehreren Tagen selbst im diffusen Tageslicht. Als vorläufiger Mechanismus wird angenommen, daß der Metallkomplex als Elektronentransfer-Sensibilisator die lichtinduzierte Ladungstrennung über einen oberflächigen Elektronentransfer zur Titandioxdmatrix ermöglicht. Das dort eingefangene Elektron reduziert den adsorbierten Sauerstoff zu Superoxid, während der oxidierte Komplex den Schadstoff oxidiert. Dieses heterosupramolekulare Titandioxid erfüllt damit drei wesentliche Funktionen: Adsorption der Substrate – lichtinduzierte Ladungstrennung im sichtbaren Spektralgebiet und – Elektronentransferaktivierung der Substrate. Es ist das Ziel des Projekts, durch mechanistische Untersuchungen und gezielte Modifikation der Titandioxidoberfläche mit weiteren redoxaktiven Metallkomplexen die photokatalytische Aktivität zu verbessern. | Projektleitung:
Prof. Dr. Horst Kisch
Beteiligte:
Dipl.-Chem. Dariusz Mitoraj, Dipl.-Chem. Przemyslaw Zabek, Dr. Marc Gärtner
Stichwörter:
Photokatalyse, Photoredoxreaktionen, Titandioxid
Laufzeit: 1.7.2001 - 30.6.2008
Förderer:
Deutsche Forschungsgemeinschaft
Mitwirkende Institutionen:
Computer-Chemie-Centrum
| | Publikationen |
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| Weiß, Harald ; Fernandez, A. ; Kisch, Horst: Elektronische Halbleiter-Trägerwechselwirkung – ein neuer Effekt in der Halbleiter-Photokatalyse. In: Angew. Chem. 113 (2001), S. 3942-3945, Int. Ed. 40(2001)3825-3827 | | Macyk, Wojciech ; Kisch, Horst: Photosensitization of Crystalline and Amorphous Titanium Dioxide by Pt(IV)-Chloride Surface Complexes. In: Chem. Eur. J. 9 (2001), S. 1862-1867 | | Lettmann, C. ; Hildenbrand, K. ; Kisch, Horst ; Macyk, Wojciech ; Maier, W. F. : Visible Light Photodegradation of 4-Chlorophenol with a Coke containing Titanium Dioxide Photocatalysts. In: Appl. Catal. B 32 (2001), S. 215 | | Burgeth, Gerald ; Kisch, Horst: Photocatalytic and photoelectrochemical properties of titania-chloroplatinate(IV). In: Coord. Chem. Rev. 230 (2002), S. 41-47 | | Kisch, Horst ; Macyk, Wojciech: Visible Light Photocatalysis by Modified Titania. In: ChemPhysChem 3 (2002), S. 399-400 |
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