Photocatalytic overall water splitting using modified SrTiO3

Solar light utilization for photocatalytic overall water splitting (POWS) is a promising alternative to electrolysis to produce hydrogen, since photocatalytic water splitting is simple, and can be operated at low-cost. Transformation and storage of solar energy in the form hydrogen can significantly reduce the rate of the greenhouse gas emissions. Given the low-cost and simplicity of photocatalytic hydrogen production, this thesis has focused on designing an efficient photocatalytic water splitting system.SrTiO3 has been shown to be capable of driving photocatalytic overall water splitting under UV light illumination. In this thesis, SrTiO3 is used as the photocatalyst and the performance of SrTiO3 is discussed in the POWS reaction. Several strategies have been applied to understand particular functions of the SrTiO3-based photocatalyst in photocatalytic overall water splitting with following aspects: i) the photocatalytic transients are collected to understand how Ni/NiO co-catalyst is changed during illumination; ii) Mg is doped into the structure of SrTiO3 to improve the photocatalytic activity; iii) Cr2O3 is introduced on Mg:SrTiO3-NiOx composite to improve the stability of photocatalytic gas evolution; iv) state-of-the art semiconductors, Al:SrTiO3 and Mg:SrTiO3, are compared in the same conditions. Generally, the effect of the various modifications on the photocatalytic gas evolution rates has been revealed by reliable on-line GC measurements. Due to the fast detection mode of the GC, the applied setup allows to determine transients in gas-evolution to reveal activity and stability of the tested photocatalysts.<br/

Entwicklung von mikroreaktionstechnischen Modulen für die Anwendung im chemischen Labor

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung und Charakterisierung verschiedener mikroreaktionstechnischer Module aus Borosilikat Glas (Duran). Die Entwicklung erfolgte in Kooperation mit einem industriellen Partner, der Little Things Factory GmbH. In den Modulen können reaktionstechnische Grundoperationen, wie Temperieren, Mischen, Reagieren und Verweilen durchgeführt werden. Sie sind für die Anwendung im chemischen Labor und in der Lehre, speziell für organische und fotokatalytische Reaktionen konzipiert. Mit den ungefähren Abmessungen einer Kreditkarte sind die Module einfach in der Handhabung. Dies wird durch eine steckbare und einfach zu installierende fluidische Verbindung mit Standardanschlüssen verstärkt. Damit kann auch eine Fixierung an eine Stativwand realisiert werden. Die Charakterisierung und der Umgang mit den Modulen wurden anhand von Modellreaktionen beschrieben. Die Schwerpunkte lagen dabei in der Demonstration der Eigenschaften und Vorteile der Mikroreaktionstechnik in Verbindung mit der Durchführung von gängigen Reaktionen. Hierzu diente die Landoltreaktion zur qualitativen Bestimmung der Mischgüte, die Hydrolyse von Essigsäurechlorid zur Abführung von Reaktionswärme und die Nitroaldolreaktion als vergleichendes Beispiel zu einer geläufigen Praktikumssynthese. Die fotokatalytische Reduktion von Nitrotoluol im Fotomikroreaktor zeigt die Anwendung der Mikroreaktionstechnik in der fotokatalytischen Synthese an Titandioxid unter Verwendung der anaeroben Arbeitsweise. Es wird zusätzlich auf den Nutzen von Leuchtdioden bei der Miniaturisierung der Reaktionstechnik eingegangen. Der Fotomikroreaktor besteht aus steckbaren Einzelteilen, die einen schnellen Wechsel des Katalysators ermöglichen. Die Vorschriften zu den durchgeführten Reaktionen sind als Praktikumsvorschriften mit nachhaltigen Kriterien zur Auswertung im Anhang der Arbeit aufgeführt. Ebenfalls befinden sich die technischen Zeichnungen der Einzelteile des Fotomikroreaktors im Anhang

Polyol-vermittelte Synthese von Nanomaterialien für die heterogene Katalyse

Starting from the particular metal nitrates (in the case of Co, Ni, Cu and Bi) or metal halogenides (in the case of Fe and In) the nanoscale vanadates, molybdates and tungstates Fe2(MoO4)3, CoMoO4, NiMoO4, CuMoO4, CuWO4, In2(MoO4)3 and BiVO4 are prepared at the nanoscale via a polyol-mediated approach by using DEG as the chelating agent