{"id":58097,"date":"2026-02-28T10:46:06","date_gmt":"2026-02-28T09:46:06","guid":{"rendered":"https:\/\/www.dbu.de\/promotionsstipendium\/20023-025\/"},"modified":"2026-02-28T10:46:07","modified_gmt":"2026-02-28T09:46:07","slug":"20023-025","status":"publish","type":"promotionsstipendium","link":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/promotionsstipendium\/20023-025\/","title":{"rendered":"Mechanochemische Herstellung metallfreier, kovalenter Triazin-basierter Netzwerke f\u00fcr die photokatalytische Wasserstoffperoxid-Synthese"},"content":{"rendered":"

Die Nutzung von erneuerbaren Energien gewinnt aufgrund der fortw\u00e4hrenden Energie- und Klimakrise zunehmend an Bedeutung. Sonnenenergie wird bereits f\u00fcr Strom- und W\u00e4rmeproduktion durch Photovoltaikanlagen oder Solarthermie vielfach verwendet.[1]<\/sup> Neben der Energiegewinnung durch nachhaltige Energiequellen spielt auch die Energiespeicherung eine wichtige Rolle. Verbunden werden k\u00f6nnen beide Herausforderungen in der photochemischen Herstellung von Energiespeichermolek\u00fclen.[2]<\/sup> Ein solches, aktuell h\u00e4ufig diskutiertes Molek\u00fcl ist Wasserstoff. Da es aus der photochemischen oder elektrochemischen Spaltung von Wasser gewonnen werden kann und nur ungiftige Zerfallsprodukte bei Verbrennung produziert, stellt Wasserstoff eine vielversprechende, nachhaltige Energiequelle dar.[3]<\/sup> Allerdings ist die Lagerung und der Transport von Wasserstoff mit einem hohen Energieaufwand und Sicherheitsrisiko verbunden.[4]<\/sup><\/p>\n

Eine sicherere Alternative kann durch die Verwendung von Wasserstoffperoxid erreicht werden. Im Gegensatz zu molekularem Wasserstoff verbrennt H2<\/sub>O2<\/sub> weniger leicht und kann einfach in Plastikflaschen gelagert und transportiert werden. Aktuell wird Wasserstoffperoxid industriell prim\u00e4r \u00fcber das Anthrachinon-Verfahren gewonnen. Dieses ist jedoch mit einem hohen Energieaufwand und Abfallaufkommen verbunden. Neben der Anwendung als Energiespeichermolek\u00fcl wird Wasserstoffperoxid bereits in vielen verschiedenen Industriesektoren eingesetzt: Als Bleichungsmittel in der Papierindustrie, zum Desinfizieren und Reinigen, in der Aufarbeitung der Abwasserbehandlung und in der chemischen Industrie als ein umweltfreundliches Oxidationsmittel.[4,5]<\/sup> Wasserstoffperoxid kann, wie Wasserstoff, durch die photo- oder elektrochemische Transformation von Wasser nachhaltiger hergestellt werden.[6]<\/sup><\/p>\n

F\u00fcr die photochemische Transformation von Wasser zu Wasserstoffperoxid werden in der Literatur bereits verschiedene Systeme diskutiert.[7]<\/sup> Die Verwendung von rein organischen Netzwerken erlaubt es dabei, die Vorteile der heterogenen Katalyse, wie einfache Abtrennbarkeit und Aufarbeitung, in metallfreien Systemen zu vereinen. Eine solche Stoffklasse stellen die kovalenten Triazin-basierten Netzwerke (kurz CTFs f\u00fcr engl. covalent triazine-based networkes<\/em>) dar.[8]<\/sup><\/p>\n

Ziel des Promotionsprojektes ist es, eine neue, nachhaltige Synthesroute f\u00fcr hochaktive CTFs zu entwickeln und hinsichtlich der photochemischen Aktivit\u00e4t f\u00fcr die Transformation von Wasser zu Wasserstoffperoxid zu optimieren. Die Nachhaltigkeit der Synthese soll durch Verwendung einer Kugelm\u00fchlenreaktion erreicht werden. Diese erm\u00f6glichen es, k\u00fcrzere Reaktionszeiten und h\u00f6here Reaktionsgeschwindigkeiten bei einem geringere L\u00f6sungsmittelbedarf zu realisieren.[9]<\/sup> In Vorarbeiten konnte bereits gezeigt werden, dass \u00fcber eine mechanochemische Polykondensation von Dialdehyden mit Diamidinen hoch funktionalisierte CTFs hergestellt werden konnten. In der photokatalytischen Anwendung der H2<\/sub>O2<\/sub>\u2011Herstellung zeigten die Materialien zudem eine bedeutend h\u00f6here Aktivit\u00e4t im Vergleich zu einer analogen, nasschemischen Synthese.[10]<\/sup> Dieses Projekt bietet entsprechend eine Grundlage, hochaktive Photokatalysatoren schneller und nachhaltiger synthetisieren zu k\u00f6nnen, um eine alternative, gr\u00fcnere Herstellungsm\u00f6glichkeit f\u00fcr Wasserstoffperoxid unter Verwendung von Sonnenenergie zu schaffen.<\/p>\n

\u00a0<\/p>\n

[1]\u00a0\u00a0 N. Armaroli, V. Balzani, Angew. Chem.<\/em> 2007<\/strong>, 46<\/em>, 52.<\/p>\n

[2]\u00a0\u00a0 a) Y. Kofuji, Y. Isobe, Y. Shiraishi, H. Sakamoto, S. Ichikawa, S. Tanaka, T. Hirai, ChemCatChem<\/em> 2018<\/strong>, 10<\/em>, 2070; b) Y. Kofuji, Y. Isobe, Y. Shiraishi, H. Sakamoto, S. Tanaka, S. Ichikawa, T. Hirai, J. Am. <\/em>Chem. Soc.<\/em> 2016<\/strong>, 138<\/em>, 10019.<\/p>\n

[3]\u00a0\u00a0 a) W. Lubitz, W. Tumas, Chem. Rev.<\/em> 2007<\/strong>, 107<\/em>, 3900; b) A. Midilli, M. Ay, I. Dincer, M. A. Rosen, Renew. Sust. Energ. Rev.<\/em> 2005<\/strong>, 9<\/em>, 255.<\/p>\n

[4]\u00a0\u00a0 S. Fukuzumi, Y. Yamada, ChemElectroChem<\/em> 2016<\/strong>, 3<\/em>, 1978.<\/p>\n

[5]\u00a0\u00a0 J. M. Campos-Martin, G. Blanco-Brieva, J. L. G. Fierro, Angew. <\/em>Chem.<\/em> 2006<\/strong>, 118<\/em>, 7116.<\/p>\n

[6]\u00a0\u00a0 X. Zeng, Y. Liu, X. Hu, X. Zhang, Green Chem.<\/em> 2021<\/strong>, 23<\/em>, 1466.<\/p>\n

[7]\u00a0\u00a0 a) Y. Shiraishi, S. Kanazawa, Y. Kofuji, H. Sakamoto, S. Ichikawa, S. Tanaka, T. Hirai, Angew. Chem. Int. Ed.<\/em> 2014<\/strong>, 53<\/em>, 13454; b) M. Kou, Y. Wang, Y. Xu, L. Ye, Y. Huang, B. Jia, H. Li, J. Ren, Y. Deng, J. Chen et al., Angew. Chem. Int. Ed.<\/em> 2022<\/strong>, 61<\/em>, e202200413.<\/p>\n

[8]\u00a0\u00a0 K. Wang, L.-M. Yang, X. Wang, L. Guo, G. Cheng, C. Zhang, S. Jin, B. Tan, A. Cooper, Angew. Chem. Int. Ed.<\/em> 2017<\/strong>, 56<\/em>, 14149.<\/p>\n

[9]\u00a0\u00a0 A. Krusenbaum, S. Gr\u00e4tz, G. T. Tigineh, L. Borchardt, J. G. Kim, Chem. Soc. Rev.<\/em> 2022<\/strong>, 51<\/em>, 2873.<\/p>\n

[10]\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 L. S. H\u00e4ser, Masterarbeit<\/em>, RWTH Aachen University, Aachen, 2023<\/strong>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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