Bestimmung der spezifischen Aktivität von M−N−Cs und die intrinsische Aktivität von tetrapyrrolischen FeN₄‐Zentren in der Sauerstoffreduktionsreaktion

Abstract

MÀ NÀ C Elektrokatalysatoren gelten als wahrscheinlichster Ersatz für teure edelmetallbasierte Materialien in elektrokatalytischen Umwandlungen. Ihre Entwicklung wird jedoch mangels Methoden zur Bestimmung der intrinsischen Aktivität unterschiedlicher Aktivzentren, wie z. B. pyrrolischer FeN 4 -Zentren in FeÀ NÀ Cs, behindert. Mit neuen Syntheseverfahren, die auf der Prägung von Koordinationszentren mittels Templatreaktion und einer anschließenden Ionenaustauschreaktion Zn-zu-Fe basieren, werden seit kurzem isotrope MÀ NÀ Cs mit nur einem Aktivzentrum und hervorragender Aktivität hergestellt. Basierend auf diesem Austauschprinzips haben wir hier schonend und in unterschiedlichem Maß Eisen aus den N 4 -Bindungsstellen in FeÀ NÀ Cs extrahiert. Katalysatoren mit derselben Morphologie und denselben FeN 4 -Zentren, die sich lediglich im Fe-Gehalt unterscheiden, ermöglichen nun die einfache Bestimmung der Abnahme der Dichte der aktiven Zentren und ihrer spezifischen Wechselzahl. Auf diese Weise erhält man einen Einblick in die spezifische Aktivität von MÀ NÀ Cs und bei Single-Site-Katalysatoren wird die intrinsische Aktivität des aktiven Zentrums zugänglich. Der neue Ansatz umgeht die Beschränkungen von Methoden, die sich auf Sondenmoleküle stützen, und bietet zusammen mit diesen Techniken ein neues Instrument zur Entfaltung der Komplexität von FeÀ NÀ C-Katalysatoren und MÀ NÀ Cs im Allgemeinen.