Modulierung der elektronischen Strukturen anorganischer Nanomaterialien für eine effiziente elektrokatalytische Wasserspaltung

Elektrokatalytische Wasserspaltung ist eine der vielversprechendsten nachhaltigen Technologien zur Energieumwandlung, ist aber eingeschränkt durch die trägen elektrochemischen Reaktionen. Anorganische Nanomaterialien sind häufig als effiziente Katalysatoren zur Förderung der elektrochemischen Kinetik verwendet worden. Verschiedene Verfahren sind zur Aktivitätsoptimierung dieser Nanokatalysatoren entwickelt worden. Die elektronischen Strukturen der Katalysatoren spielen bei der Steuerung der Aktivität eine zentrale Rolle und sind daher ein wesentlicher Deskriptor. Allerdings sind die zugrundeliegenden Funktionsweisen der verfeinerten elektronischen Strukturen nach wie vor schwer fassbar. Um die Zusammenhänge zwischen Struktur, elektronischem Verhalten und Aktivität herzuleiten, wird hier eine umfassende Zusammenstellung der bisher entwickelten Strategien zur Regulierung der elektronischen Strukturen präsentiert, mit Betonung von Oberflächenmodifizierung, Spannung, Phasenübergang und Heterostruktur. Aktuelle Probleme beim grundsätzlichen Verständnis des Verhaltens von Elektronen in den Nanokatalysatoren werden detailliert diskutiert.