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Master Christian Jooss Untersuchung der elektrokatalytischen Wasserspaltung mittels Cyclovoltammetrie

Wissenschaftlicher Hintergrund: Die katalytische Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff mittels elektrischer Spannungen (Elektrokatalyse) oder Beleuchtung (Photokatalyse) ist ein komplexer vierstufi¬ger Prozess. Ideale Katalysatoren sollten daher die Fähigkeit besitzen, jeden dieser Teil¬schritte mit einer minimal notwendigen Spannung und mit hoher Umsatzrate zu ermöglichen. Komplexe Oxide gelten dafür als besonders aussichtsreich, da sie chemisch sehr stabil sind, ihre Valenzzustände und damit ihre elektronische Struktur aber sehr flexibel sind. Zurzeit wird ein neues elektrochemisches Messsystem (mit rotierenden Elektroden) aufgebaut, welches die zeitaufgelöste Bestim¬mung der Strom-Spannungskennlinien (Cyclovoltammetrie) und der Reaktionsprodukte während der Katalyse ermög-licht. Durch solche Messungen lassen sich Einblicke in die einzelnen Teilschritte aber auch in unerwünschte Nebenreaktionen gewinnen. Plan dieser Masterarbeit: Die Bedienung und die verschiedenen Messmodi, die dieses neue System ermöglicht, sollen zu¬nächst an einem gut bekannten Modell-Oxid (wahrscheinlich ein Manganat Pr1-xCaxMnO3) erlernt werden. Danach soll ein neues Materialsystem (ein strukturell sehr ähnliches auf Co basierendes Perovskit) in Form von dünnen Filmen hergestellt und charakterisiert werden. Die Kristallstruktur wird mittels Röntgenmethoden, die Oberfläche mittels Rasterelektronenmikroskopie oder Atomkraftmikroskopie charakterisiert. Die notwendigen Apparaturen und Techniken, z.B. die verschiedenen möglichen Herstellungsmethoden, stehen schon zur Verfügung. Den Abschluss der Arbeit bildet eine vergleichende elektrochemische Charakterisierung des Kobaltat-Systems.