Zinnwolframat – ein solar aktivierbarer Fotokatalysator und Übergangsmetallwolframate als nanoskalige Funktionsmaterialien (PDF)

Die Fotokatalyse ermöglicht die direkte Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie. Attraktive Anwendungen sind unter anderem die Generierung von Wasserstoff oder die Aufbereitung von Wasser durch Fotodesinfektion bzw. dem fotokatalytischen Abbau von Schadstoffen. Der bisherige „Goldstandard“ der Fotokatalyse, Anatas-Titandioxid, ist jedoch auf die Aktivierung durch UV-Licht beschränkt. Es besteht grosses Interesse an neuen Fotokatalysatoren, welche auch durch langwelligeres Licht aktiviert werden können: Einerseits könnte dann das natürliche Sonnenspektrum effizient als Lichtquelle genutzt werden. Darüber hinaus eröffnen sich neue Anwendungen im Bereich der Medizin, wie die minimalinvasive, fotodynamische Therapie von Tumoren durch Bestrahlung mit zellschonendem, sichtbarem Licht.
In der vorliegenden Arbeit wurde das bislang schwer zugängliche kubische Zinnwolframat dargestellt und für den Einsatz in der Fotokatalyse optimiert. Somit wurde nicht nur einer der bislang aktivsten Fotokatalysatoren entwickelt, sondern zugleich exemplarisch der vollständige Entwicklungsprozess abgebildet: Beginnend mit (1) der Identifikation und Präparation einer geeigneten Phase, (2) der Optimierung von deren stofflichen Ausprägung in Form von Nanopartikeln sowie von facettierten Mikrokristallen, (3) der umfassenden Charakterisierung dieser Materialien, (4) dem Studium und der modellhaften Beschreibung äusserer Einflussfaktoren, erstreckt sich die Arbeit bis zur (5) Erprobung des Anwendungspotentials. Dabei wird unter anderem ein vielversprechender Therapieerfolg bei der fotodynamischen Bekämpfung von Tumoren und Metastasen in tierischem wie humanem Gewebe demonstriert.