Photoreaktionen angetrieben durch induktiv gekoppelte drahtlose Lichtemitter (WLEs) im Inneren des Reaktionsmediums

Die Anwendung von Photokatalyse in den Bereichen Wasseraufbereitung, Entfernung von Luftschadstoffen und Erzeugung von Solar-Brennstoffen ist seit langem ein vielfältig erforschtes Gebiet. In den letzten Jahren gewann auch die photokatlytisch-organische Synthese zunehmend an Bedeutung. Allerdings ist eine industrielle Umsetzung solcher lichtgetriebenen Prozesse oft sehr anspruchsvoll. Insbesondere bei hohen Katalysatorbeladungen ist die Eindringtiefe des Lichts in den Reaktor, mit meist wenigen Mikrometern, ein limitierender Faktor. Um dies zu umgehen müssen Techniken entwickelt werden, die nach Möglichkeit vorhandene Reaktortypen nutzen können und dennoch eine effiziente Ausleuchtung ermöglichen.

Resonant-induktive Kopplung (RIC) ermöglicht eine drahtlose und zudem effiziente Energieübertragung die zur Versorgung von im Reaktionsmedium frei beweglichen LEDs, sogenannter Wireless Light Emitter (WLE), genutzt werden kann. Dies ermöglicht eine interne und homogene Ausleuchtung verschiedener konventioneller Reaktortypen.

Eine Beschichtung des Photokatalysators direkt auf den WLE ermöglicht ein vereinfachtes Handling, vergleichbar mit den klassischen heterogenen Katalysatoren auf einem Träger. Insbesondere werden hierdurch die Wiederverwendung und Abtrennung des Katalysators nach der Reaktion vereinfacht. Zudem dringt bei entsprechender Schichtdicke der Beschichtung kein Licht mehr in das Reaktionsmedium ein und ermöglicht somit auch Reaktionen mit stark lichtabsorbierenden oder lichtsensitiven Verbindungen.

Im Rahmen des Projekts sollen die WLE für verschiedene Reaktionen im Bereich der heterogenen und homogenen Phototkatalyse getestet werden. Es sollen für die unterschiedlichen Katalysatormaterialien Beschichtungen entwickelt und hinsichtlich Stabilität und Aktivität optimiert werden. Insbesondere sollen die Effekte der Schichtdicke und Porosität genauer untersucht werden. Hierfür werden unterschiedliche Beschichtungstechniken, wie Tauch-, Rotations- oder Sprühbeschichten von Partikelsuspensionen oder Sol-Gelen evaluiert.  

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