“In rust we trust” - Electrochemical and Photoelectrochemical Water Oxidation Using the Iron-Only Layered Oxyhydroxide Mössbauerite

Title data

Ertl, Michael:
“In rust we trust” - Electrochemical and Photoelectrochemical Water Oxidation Using the Iron-Only Layered Oxyhydroxide Mössbauerite.
Bayreuth , 2020 . - VII, 106 p.
( Doctoral thesis, 2020 , Universität Bayreuth, Bayreuther Graduiertenschule für Mathematik und Naturwissenschaften - BayNAT)
DOI: https://doi.org/10.15495/EPub_UBT_00004875

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The necessity for the industrial-scale conversion of renewable to also storable energy is the base from which this work arose. The thrive towards innovative, cheap, non-toxic and stable catalysts was the motivation to synthesize, characterize and apply a material the comprises only of the metal iron and bears the potential to produce molecular hydrogen from water efficiently and sustainably. The naturally-occurring mineral “green rust” of the fougèrite group lays the foundation to access a Fe3+-only material named mössbauerite that has been overlooked so far from many. The transient nature of the precursor green rust, the highly disordered layered structure and its flexibility regarding redox-activity, composition, and morphology make it an equally intriguing and frustrating material. In this regard, no previous work has collectively looked at the synthetic details, compositional and structural details, interlayer state, electronic properties or electrocatalytic properties.

Abstract in another language

Die Notwendigkeit der großtechnischen Umwandlung von erneuerbarer in ebenfalls speicherbare Energie ist die Grundlage, auf der diese Arbeiten entstanden sind. Das Streben nach innovativen, billigen, ungiftigen und stabilen Katalysatoren war die Motivation, ein Material zu synthetisieren, zu charakterisieren und anzuwenden, das nur aus dem Metall Eisen besteht und das Potential besitzt, molekularen Wasserstoff aus Wasser effizient und nachhaltig zu erzeugen. Das natürlich vorkommende Mineral " Grüner Rost " der Fougèrit-Gruppe legt den Grundstein für den Zugang zu einem ausschließlich aus Fe3+ bestehenden Material namens Mössbauerit, das bisher von vielen übersehen wurde. Die vergängliche Natur des Vorläufers Grüner Rost, die in hohem Maße ungeordnete Schichtstruktur und seine Flexibilität hinsichtlich Redoxaktivität, Zusammensetzung und Morphologie machen es zu einem ebenso faszinierenden wie frustrierenden Material. In dieser Hinsicht hat sich noch keine frühere Arbeit mit den synthetischen Details, den strukturellen und inhaltlichen Details, dem Zwischenschichtzustand, den elektronischen Eigenschaften oder den elektrokatalytischen Eigenschaften befasst.