Dr. Nicolas Kaeffer - Metallorganische Elektrokatalyse

Unsere Ziele:

• Die elektrokatalytische Konversion von CO₂ zu Kraftstoffen und Grundchemikalien, aber auch seine Nutzung als Grundstein für höhere molekulare Komplexität.
• Die elektrokatalytische Synthese von Grund- und Feinchemikalien, besonders durch reduktive (Halbzellen‑)Reaktionen.

Von der Erkenntnis...

In unserem Ansatz modifizieren wir das molekulare Skelett metallorganischer Komplexe für die gewünschte elektrokatalytische Aktivität. Um unsere metallorganischen Elektrokatalysatoren zu verbessern, setzen wir diese Aktivität in Perspektive zum Verständnis des Mechanismus auf molekularer Ebene. Unsere Forschung stützt sich auf metallorganische Synthese, elektrochemische/-katalytische Untersuchungen, spektroskopische Methoden (besonders in situ/operando Spektroskopie, sog. Spektroelektrochemie) und computerchemische Techniken.

Zentrale Fragestellungen stellen hier Ähnlichkeiten und Unterschiede der molekularen Mechanismen beim Vergleich der chemischen und elektrochemischen metallorganischen Katalyse dar. Dieses Ziel ermöglicht Synergien mit der metallorganischen Katalyse innerhalb der Abteilung „Molekulare Katalyse“ und profitiert zusätzlich von der starken wissenschaftlichen Expertise des Instituts in Forschungsgebieten wie der Elektrokatalyse und fortgeschrittenen Spektroskopie.

... zur Anwendung

Obwohl das grundlegende Verständnis der Katalyse essenziell ist, sollten die untersuchten elektrosynthetischen Wege immer im Rahmen der Anwendung betrachtet werden. Um die gesamtheitliche Nachhaltigkeit zu sichern, arbeiten wir an der Ausbalancierung der reduktiven Halbreaktion mit nachhaltigen Gegenreaktionen. Weiterhin erforschen wir die Integration von molekularen Katalysatoren in Reaktorsysteme, um technisch umsetzbare elektrosynthetische Prozesse zu ermöglichen. In diesem Ansatz lassen sich Möglichkeiten starker Synergien mit der Forschung innerhalb des Instituts erkennen; insbesondere im Bereich der Prozesstechnik und geträgerten Katalyse.