Dr. Nicolas Kaeffer - Metallorganische Elektrokatalyse

Dr. Nicolas Kaeffer
Leiter der Gruppe Metallorganische Elektrokatalyse
Abteilung Molekulare Katalyse

Vita

Engineer diploma
Chimie ParisTech, France (2009-2012)
M.Sc.Paris Centre, France (2011-2012)
Ph.D. Université Grenoble Alpes/LCBM (Dr. V. Artero), France (2012-2016)
Postdoc ETH Zürich (Prof. Dr. C. Copéret), Switzerland (2016-2020)
Gruppenleiter'Metallorganische Elektrokatalyse', MPI CEC (seit 2020)

Publications

Full publications list | ORCID | ResearcherID

Selected MPI CEC publications

 

 

Team

PhD Studenten

  • Niklas Kinzel

Labor

  • Petra Höfer
  • Christian Kahl
  • Phillip Reck

Forschung in der Gruppe Metallorganische Elektrokatalyse

Erneuerbare Ressourcen eröffnen neue und einzigartige Möglichkeiten zur Entwicklung umweltfreundlicher Syntheserouten für Energieträger, Kraftstoffe und Chemikalien. Heutzutage stammen die meisten Ausgangsstoffe für Kraftstoffe und Chemikalien aus versiegenden fossilen Quellen und führen so schließlich zur Emission von Kohlenstoff beinhaltenden Verbindungen. Deswegen stellt die Nutzung von Ausgangsstoffen aus erneuerbaren Quellen kombiniert mit der Verwendung fossilfreier Energie einen großen Schritt in Richtung eines geschlossenen anthropogenen Kohlenstoffzyklus dar.

Elektrosynthetische Routen nutzen Elektronen (e-) aus erneuerbarem Strom als Triebkraft, um häufig vorkommende Substrate wie Protonen (H+) aus Wasser oder Kohlenstoffdioxid (CO2) in Basischemikalien (ClHmOn) umzusetzen oder Feinchemikalien (S) weiter aufzuwerten. Die Verschiebung des synthetischen Ansatzes erfordert originelle Systeme, um solche Reaktionen zu katalysieren und sie zur technischen Anwendung zu bringen. Nichtsdestotrotz kann die Inspiration zur Entwicklung der entsprechenden elektrosynthetischen Routen mithilfe metallorganischer Elektrokatalysatoren auch in etablierten, oft auf metallorganischer Katalyse basierenden, Syntheserouten gefunden werden.

In der OMeCat-Forschungsgruppe studieren wir deshalb molekulare metallorganische Systeme für die nachhaltige elektrokatalytische Synthese von Chemikalien und Kraftstoffen. Unser Fokus liegt dabei auf der Entwicklung von molekularen metallorganischen Elektrokatalysatoren für die elektrosynthetische Umsetzungen von CO2, H+ und anderen chemischen Bausteinen.

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.

 

Projekte

Open positions

Die OMeCat-Gruppe ist immer auf der Suche nach motivierten und talentierten MitarbeiterInnen (Master- oder PhD-StudentInnen, PostdoktorantInnen), die an unserer Herangehensweise interessiert sind und gern Teil unserer dynamischen Forschung in freundlicher und anregender Atmosphäre werden würden. Wenn Sie der Gruppe beitreten möchten, melden Sie sich bitte mit ihren Bewerbungsunterlagen bei Dr. Nicolas KAEFFER (nicolas.kaeffer(at)cec.mpg.de).


Interessierte KandidatenInnen können sich auch auf der Karriereseite über aktuelle Stelle informieren.