Oktober 2017

Die elektrochemische Synthese aus Ionischen Flüssigkeiten (ILs) bietet eine Alternative auf dem Weg zu ungewöhnlichen Edelmetallverbindungen, da bei dieser Route auf extreme Bedingungen (hohe Drücke oder Temperaturen, reaktive und gesundheits-/umweltgefährdende Edukte) verzichtet werden kann. Hierbei wird analog zu den Reaktionen in Metall-Luft-Zellen Sauerstoff an einer Kathode zum Superoxid reduziert (Red1: O2 + e– → O2–), Silber an der Anode oxidiert (Ox: Ag → Ag+ + e–) und diese können gemeinsam zu einem Silberoxid AgxOy ausfallen bzw. weiter disproportionieren. Die bei Ox entstehenden Metallkationen konkurrieren allerdings mit dem gelösten Sauerstoff an der Kathode um die Reduktion. Somit kann an der Kathode statt Red1 auch die umgekehrte Reaktion zu Ox ablaufen (Red2: Ag+ + e– → Ag) und die Sauerstoffreduktion unterdrückt werden.Sättigt man die IL ([Pyr13][TFSI]) mit Sauerstoff ist das Sauerstoffreduktionssignal bei einem Potential von -1,17 V (Red1) im Zyklovoltammogramm sichtbar (linke Abbildung, blaue Kurve). Fügt man nun Silbersalz (Ag[TFSI]) hinzu und hat somit Silber und Sauerstoff gleichzeitig in Lösung vorliegen, verschiebt sich das Halbwellen-Potential auf -0,38 V. Dies entspricht nahezu dem des Silberredoxpotentials (-0,4 V). Somit findet (im Gegensatz zu den Reaktionen in Metall-Luft-Zellen) unter diesen Bedingungen keine Reaktion von Sauerstoff mit Silber zum Metalloxid statt (Red1 und Ox), sondern reines Silber wird abgeschieden und der Sauerstoff bleibt unbeteiligt (Red2 und Ox). Eine REM-Aufnahme der porösen Morphologie des abgeschiedenen Silbers ist rechts dargestellt.Ziel des Projekts ist den Einfluss diverser Parameter (Temperatur, CV Scangeschwindigkeit, Potential, Konzentrationen) auf das Auftreten der konkurrierenden Reduktionsreaktionen Red1 bzw. Red2 zu untersuchen und so ein besseres Verständnis für die auftretenden Reaktionen zu erhalten. (Bild eingereicht von Peter Schmitz)