Funktionale Farbstoffe, Marker und molekulare Sensoren Prof. Dr. Kalina Peneva Forschungsschwerpunkte • Design funktionaler Farbstoffe und Marker • Photosensibilisatoren für die photokatalytische Wasserspaltung • Polymere mit inhärenten Guanidiniumgruppen für den Transport von DNA und siRNA Abb. 1. Grafische Darstellung eines CumarinPhotosensibilisators für die nachhaltige lichtgetriebene Wasserstoffentwicklung Bild: AG Peneva Nachhaltige Farbstoffe für grünen Wasserstoff - einfache Synthese von hocheffizienten Photosensibilisatoren Wasserstoffproduktion basiert hauptsächlich auf der thermischen Spaltung von Erdgas oder der Elektrolyse von Wasser. Während die erste Methode weiterhin auf fossilen Brennstoffen beruht, ist die zweite wirtschaftlich nicht wettbewerbsfähig im Vergleich zum Erdgaspreis. Daher können diese Verfahren unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen bisher nicht vollständig ersetzen. Es besteht ein dringender Bedarf an einer saubereren und effizienteren Methode zur Wasserstoffproduktion. Die künstliche Photosynthese bietet eine vielversprechende Lösung, indem sie Sonnenenergie direkt nutzt, um Wasser in molekularen Sauerstoff und Wasserstoff zu spalten. Dafür ist ein Katalysator erforderlich, der die Reduktion von Protonen zu molekularem Wasserstoff erleichtert. Zusätzlich wird ein Photosensibilisator benötigt, der das Sonnenlicht absorbiert und die Energie in Form eines Elektrons an den Katalysator überträgt. Der Photosensibilisator kann sein Elektron entweder von einer Elektrode oder durch eine umgekehrte Redoxreaktion wieder auffüllen. Im Rahmen unserer Forschung haben wir eine Bibliothek von Ketocumarin-Farbstoffen synthetisiert und deren Einsatz als effiziente Photosensibilisatoren für Cobaloxim-Katalysatoren bei der lichtgetriebenen Wasserstoffentwicklung untersucht. Unter optimierten Bedingungen konnten wir hohe Umsatzzahlen (Turnover Numbers) erzielen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Ketocumarine durch ihre einfache Synthese und vielseitige Anpassbarkeit als effiziente und praktikable Alternativen zu den häufig verwendeten schwermetallbasierten Photosensibilisatoren dienen können. Mit diesen Erkenntnissen leisten wir einen Beitrag zur Entwicklung nachhaltiger und kosteneffizienter Systeme für die künstliche Photosynthese. [1] Knorr, G.; Hotzel, K.; Chettri, A.; Skabeev, A.; Wächtler, M.; Dietzek-Ivansic, B.; Peneva, K. Unlocking the potential of ketocoumarins: efficient photosensitizers for sustainable light driven hydrogen evolution. J Mater Chem A 2023, 11 (43), 2326023269. DOI: 10.1039/d3ta04450e. 88 — FORSCHUNG
RkJQdWJsaXNoZXIy OTI3Njg=