Neue Metallboride als Katalysatoren für die elektrochemische Wasserspaltung

Im Rahmen dieser Arbeit wurden zahlreiche unterschiedliche Übergangsmetallboride in hoher Reinheit hergestellt. Die quaternären Boride (W,Ru,Ir)B2 und (Ru,W,Mo)B2 wurden zum ersten Mal hergestellt. Die Strukturen und Zusammensetzungen der hergestellten Verbindungen wurden sorgfältig charakterisiert. Es wurden eisen-, cobalt- und nickelfreie Übergangsmetallboride bei der Sauerstoffentwicklungsreaktion in großem Umfang systematisch untersucht und verglichen. Dazu wurden die elektrochemischen Eigenschaften der Verbindungen IrB0,8 (IrB1,1), α-IrB1,25, V1-xWxB2, Mo2B4, (W1-xMox)2-yB4-z, ReB2, (Re,W)B2, (W,Ir)B2, (W,Ru,Ir)B2, (Ru,W)B2, (Ru,Mo)B2 und WB4 während der Sauerstoffentwicklungsreaktion analysiert. Es wurden Trends in der Abhängigkeit von den eingesetzten Metallen entdeckt. Als das aktivste Borid dieser Arbeit konnte (W,Ir)B2 identifiziert werden. Zudem wurden in Boriden bisher nicht oder nur wenig untersuchte Übergangsmetalle als aktiv identifiziert. Wolfram wurde als Metall mit positivem Einfluss auf die katalytischen Eigenschaften in Boriden identifiziert. Das edelmetallfreie Borid WB4 zeigte eine hohe Aktivität. Die Berkovich-Nanohärte von α-IrB1,25, VB2, V0,82W0,18B2, (W1-xMox)2-yB4-z, ReB2, (W,Ir)B2 und (W,Ru,Ir)B2 wurde gemessen. Sm2B5 konnte sowohl als sehr reines Pulver als auch als Einkristalle hergestellt werden. Die Struktur wurde an Einkristalldaten verfeinert.

In this work, numerous different transition metal borides were prepared in high purity. The quaternary borides (W,Ru,Ir)B2 and (Ru,W,Mo)B2 were prepared for the first time. The structures and compositions of the prepared compounds were characterized. Iron-, cobalt- and nickel-free transition metal borides were systematically investigated and compared on a large extent for their properties as catalysts for the oxygen evolution reaction. For this purpose, the electrochemical properties during the oxygen evolution reaction of the compounds IrB0.8 (IrB1.1), α-IrB1.25, V1-xWxB2, Mo2B4, (W1-xMox)2-yB4-z, ReB2, (Re,W)B2, (W,Ir)B2, (W,Ru,Ir)B2, (Ru,W)B2, (Ru,Mo)B2, and WB4 were analyzed. Trends in the dependence on the metals used were discovered. (W,Ir)B2 was identified as the most active boride in this work. In addition, transition metals that had not been previously studied, or had been studied only sparsely, were identified as active in borides. Tungsten was identified as a metal with positive influence on catalytic properties of the respective borides. The noble metal-free boride WB4 showed high activity. The nanohardness of α-IrB1.25, VB2, V0.82W0.18B2, (W1-xMox)2-yB4-z, ReB2, (W,Ir)B2, and (W,Ru,Ir)B2 was measured by indentation with a Berkovich tip. Sm2B5 was prepared as a very pure powder and as single crystals. The structure was refined on single crystal data.