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Daniel Ditz

M. Sc.
Daniel Ditz
Lehrstuhl für Heterogene Katalyse und Technische Chemie

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  Kreislaufwirtschaft einer solaren Bioraffinerie mittels optimierter CTF-Photokatalysatoren zur Erzeugung nachhaltiger Produkte Urheberrecht: © Daniel Ditz

Forschung

Angesichts der gesellschaftlichen Entwicklung der letzten Jahre und der zunehmenden Erschöpfung fossiler Rohstoffe gewinnt die Nutzung nachhaltiger Ressourcen und erneuerbarer Energie zunehmend an Bedeutung. Hierbei wird einerseits lignocellulosische Biomasse als eine der attraktivsten alternativen Kohlenstoffquellen betrachtet, da sie bereits heute weitläufig zur Verfügung steht und eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft erlauben würde. Anderseits rückt Solarenergie als größte regenerative Energiequelle immer mehr in den Fokus der Forschung. Diesbezüglich bieten photokatalytische Ansätze die Möglichkeit, beide Aspekte zu kombinieren, indem (Sonnen-)Licht ohne weitere Energieumwandlung direkt zur chemischen Verwertung biogener Ressourcen genutzt wird. Dadurch würde eine vollständig nachhaltige Wertschöpfungskette entstehen. Das Leistungsvermögen eines Photokatalysators hängt dabei jedoch von vielen Materialeigenschaften ab, die für jede Anwendung optimiert werden müssen. Daher ist das Ziel meines Projektes Photokatalysatoren als Schlüsselelement einer solaren Bioraffinerie zu entwickeln.

Kovalente Triazin-basierten Netzwerke (kurz CTFs für engl. covalent triazine-based frameworks) bieten dabei aufgrund der kontrollierbaren Materialeigenschaften die ideale Basis. Es gilt die Einflüsse der molekularen Zusammensetzung und der Strukturierung des Materials auf die physikochemischen und optoelektronischen Eigenschaften zu analysieren und deren Effekt auf Aktivität und Selektivität in der Photoredoxkatalyse von biogenen Substraten zu verstehen. Hierfür werden die Materialien bezogen auf die Wahl des Monomers, der Syntheseroute und einer möglichen Metallbeladung systematisch variiert. Die Veränderung der Absorbanz, der Redoxpotentiale, der Ladungsseparation und des Ladungstransports, sowie der Polarität, der Stabilität und der Strukturierung werden charakterisiert. Als Modellreaktion steht zurzeit die Oxidation von 5‑Hydroxymethylfurfural (HMF) zu 2,5‑Diformylfuran und 2,5‑Furandicarbonsäure im Fokus des Projektes.

Forschungsarbeiten mit Schwerpunkt auf der Synthese, der Charakterisierung oder der Anwendung von CTFs in Photooxidationen können fortlaufend vergeben werden.