In einer aktuellen Studie haben Forschende des IOM, der Universitäten Jena und Ulm gemeinsam mit Partnern gezeigt, wie sich die photokatalytische Aktivität ionischer Kohlenstoffnitride gezielt durch die Wahl der Kationen beeinflussen lässt. Im Fokus stehen sogenannte Poly(heptazinimid)-Materialien (PHIs), die für die nachhaltige Produktion von Wasserstoffperoxid (H₂O₂) genutzt werden können. Mithilfe zeitaufgelöster spektroskopischer Methoden und theoretischer Modellierungen konnte das Team zeigen, dass die Effizienz der Katalyse eng mit der Dynamik sogenannter Dunkel-Exzitonen zusammenhängt – nicht direkt sichtbare angeregte Zustände im Material. Je nach eingesetztem Kation (Na⁺, K⁺ oder Cs⁺) verändern sich die strukturellen Eigenschaften der Materialien und damit die Lebensdauer und Beweglichkeit dieser Exzitonen. Während Na- und K-PHI effizient arbeiten, zeigt CsPHI deutlich geringere Aktivität – ein Effekt, der auf eine gestörte Exzitonendynamik zurückgeführt wird.

Die Untersuchungen, die im Rahmen des Sonderforschungsbereichs CataLight, TRR 234, durchgeführt wurden, liefern wichtige Erkenntnisse für die gezielte Entwicklung effizienter Photokatalysatoren durch strukturbasierte Materialsteuerung.

Die ausführlichen Ergebnisse der Studie wurden kürzlich im renommierten Journal Advanced Science veröffentlicht.

Publikation:
Photocatalytic Activity of Ionic Carbon Nitrides is Governed by Cation-Modulated Dark Exciton Dynamics
A. Konar,J. Liessem,C. Im, M. M. Elnagar, D. Mitoraj, P. Saini, I. Krivtsov, S. J. Finkelmeyer, J. Griebel, M. Presselt, T. Jacob, R. Beranek, B. Dietzek-Ivanšić
http://doi.org/10.1002/advs.202509312