This thesis deals with the development of heterogeneous copper-based catalysts for the photocatalytic H2O and CO2 reduction. Therefore, the conditions of an already known initially homogeneous system for the photocatalytic proton reduction have been applied on ex situ and in situ synthesized heterogeneous copper catalysts supported on inert silica. Besides the characterization by standard methods and also EPR, ASAXS and XAS analysis of the solid materials, in situ investigations have been used to understand the ongoing process. The best supported photocatalyst achieved a significantly higher activity compared to the initial homogeneous precursor. In a second project M/TiO2 aerogels have been synthesized, applied in aqueous CO2 reduction and characterized, inter alia, by in situ XAS, EPR and UV-vis measurements. For the first time, an improved catalytic performance was observed by the addition of oxygen. Moreover, indications for the challenging oxidation counter reaction have been found.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung heterogener Kupfer-basierter Katalysatoren für die photokatalytische H2O und CO2 Reduktion. Dabei wurden bekannte Bedingungen für die Protonenreduktion basierend auf homogenen Cu-Precursoren auf Silica geträgerte heterogene Katalysatoren angewandt. Neben der Charakterisierung mittels Standardmethoden sowie durch EPR, ASAXS und XAS wurden außerdem in situ Untersuchungen durchgeführt, um Einblicke in den ablaufenden Prozess zu erhalten. Dabei wurde mit dem besten geträgerten Katalysator eine signifikant höhere Aktivität im Vergleich zum ursprünglich homogenen System erzielt. In einem zweiten Projekt wurden M/TiO2 Aerogele synthetisiert, für die wässrige CO2 Reduktion getestet und unter anderem mittels in situ XAS, EPR und UV-vis Untersuchungen charakterisiert. Zum ersten Mal wurde dabei eine verbesserte katalytische Aktivität in Anwesenheit von Sauerstoff beobachtet. Außerdem wurden Hinweise für die bisher kaum aufgeklärte Oxidationsreaktion gefunden.