Photoinduzierte Prozesse an TiO2 Elektroden

Nanostrukturierte Halbleiter werden aufgrund ihrer photoelektronischen Eigenschaften sowohl zur Reinigung von Abwässern und Abgasen, als auch zur Umwandlung von Lichtenergie in Elektrizität eingesetzt. Einen großen Nachteil dieser Photokatalysatoren stellt die Limitierung der Quantenausbeute durch unerwünschte Rekombination der photogenerierten Ladungsträger dar. Eine erfolgversprechende Strategie zur Lösung dieses Problems besteht darin, nanostrukturierte Halbleiterfilme als Elektrodenmaterial in elektrochemischen Zellen einzusetzen. Durch das Anlegen einer externen Spannung wird dann die Rekombination der photogenerierten Ladungsträger minimiert. Die Immobilisierung der Nanopartikel ermöglicht es darüber hinaus, Prozesse an der Grenzfläche Halbleiter/Elektrolyt der Untersuchung mittels elektrochemischer Messmethoden zugänglich zu machen. Ein detailliertes Verständnis der an nanostrukturierten Halbleiter-Elektroden ablaufenden Prozesse ist für die Entwicklung neuer, effizienterer Elektroden von größter Bedeutung. Das Ziel des vorliegenden Projektes ist das Verständnis der Struktur-Aktivitäts-Beziehung von TiO2 Elektroden. Hierzu wird zunächst der Einfluss der Oberflächenmodifikation von Einkristall-Elektroden auf die heterogen katalysierte Photooxidation organischer Modellsubstanzen untersucht. Im folgenden sollen morphologisch wohl- definierte nanostrukturierte Elektroden hergestellt und bezüglich ihrer Struktur und photokatalytischen Aktivität charakterisiert werden. Während photoelektrochemische Untersuchungen Informationen über Ladungstransfer- Reaktionen an der Grenzfläche Halbleiter/Elektrolyt liefern, wobei eine Messung der integralen Eigenschaften des Systems erfolgt, ermöglichen spektroskopische "in-situ" Methoden die Charakterisierung von Stabilität, Geometrie und Stöchiometrie adsorbierter Moleküle und die Untersuchung von Ladungstransfer-Reaktionen auf molekularem Niveau.