Willkommen am Lehrstuhl Atomic-scale Characterisation von Prof. Dr. Tong Li

Mein derzeitiger Forschungsschwerpunkt ist die Entwicklung korrelativer multimodaler Ansätze, die sich auf die Atomsondentomographie stützen, um Struktur- und Zusammensetzungsänderungen auf atomarer Ebene an Elektrolyt/Elektroden-Grenzflächen aufzudecken. Ich bin sehr daran interessiert, mechanistische Erkenntnisse über die Funktionsweise von Batterieschnittstellen zu gewinnen.  Unser Ziel ist es, Elektroden/Elektrolyt-Grenzflächen und Zwischenphasen für Lithium-Metall- und Zink-Ionen-Batterien zu optimieren.

Ich interessiere mich auch für die Entwicklung und Herstellung von Oxid- und Legierungsnanopartikeln für Wasserelektrolyseure und Brennstoffzellen. Unser Ziel ist es, ein grundlegendes Verständnis der elementaren Prozesse zu erlangen, die an den Elektroden/Elektrolyt-Grenzflächen während elektrokatalytischer Reaktionen ablaufen.

Revealing Dynamic Surface and Subsurface Reconstruction of High-Entropy Alloy Electrocatalysts during the Oxygen Evolution Reaction at the Atomic Scale

In dieser Studie wird mit einem multimodalen Ansatz untersucht, wie sich die Oberflächen der Elektrokatalysatoren Co₂MnO₄ und CoMn₂O₄ während der Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) dynamisch rekonstruieren und umwandeln. Die Ergebnisse zeigen, dass Co₂MnO₄ Co-Mn-Oxyhydroxide mit einem optimalen Co/Mn-Verhältnis bildet, was die OER-Stabilität durch Mn-Auflösung und -Wiederabscheidung erhöht, während CoMn₂O₄ während des Prozesses weniger aktive Mn-reiche Oxide bildet.

Biao He, Pouya Hosseini, Daniel Escalera-López, Jonas Schulwitz, Olaf Rüdiger, Ulrich Hagemann, Markus Heidelmann, Serena DeBeer, Martin Muhler, Serhiy Cherevko, Kristina Tschulik, T. Li, Advanced Energy Materials, (2024).

Revealing Dynamic Surface and Subsurface Reconstruction of High-Entropy Alloy Electrocatalysts during the Oxygen Evolution Reaction at the Atomic Scale

Hochentrope Legierungen (HEAs) sind vielversprechende Elektrokatalysatoren für die Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER), aber das Verständnis ihrer Oberflächen- und Untergrundveränderungen während der OER ist der Schlüssel zur Verbesserung der Leistung. Unsere Studie zeigt, dass sich die Cantor-Legierung CrMnFeCoNi während der OER auflöst und eine komplexe Schicht bildet, was zu einer Verschlechterung der Aktivität führt und die Bedeutung der Struktur-Aktivitäts-Stabilitäts-Beziehung bei HEAs hervorhebt.

C. Luan, D. Escalera-López, U. Hagemann, A. Kostka, G. Laplanche, D. Wu, S. Cherevko, T. Li, ACS Catalysis, 14 (2024).

Linking Composition, Structure and Thickness of CoOOH to Oxygen Evolution Reaction Activity by Correlative Microscopy

Um effiziente Elektrokatalysatoren für die Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) zu entwickeln, haben wir die Oberflächen von LaCoO₃ und Ca-dotiertem LaCoO₃ mit Hilfe der Atomsondentomographie und der Transmissionselektronenmikroskopie analysiert. Unsere Ergebnisse zeigen, dass sich LaCoO₃-Oberflächen nach der OER aufgrund der Bildung von amorphem La(OH)₃ verschlechtern, während Ca-dotiertes LaCoO₃ eine erhöhte OER-Aktivität und -Stabilität aufweist, die auf eine verstärkte Einlagerung von Hydroxidionen und das Auftreten eines Co^3+/4+-Redoxpaares zurückzuführen ist.

F. Bai, J. Schulwitz, T. Priamushko, U. Hagemann, A. Kostka, M. Heidelmann, S. Cherevko, M. Muhler, T. Li, Journal of Catalysis, (2024) 115697.

Linking Composition, Structure and Thickness of CoOOH to Oxygen Evolution Reaction Activity by Correlative Microscopy

Unser korrelativer multimodaler Ansatz kann die lokale Aktivität mit atomaren Details der Struktur, Morphologie und Zusammensetzung der während der Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) gebildeten Oberflächenarten verknüpfen. Wir fanden heraus, dass eine 6 nm dicke β-CoOOH(01-10)-Schicht, die auf [-12-10]-orientiertem Co gewachsen ist, mehr Hydroxyl-Ionen und leicht reduzierbare CoIII-O-Stellen enthält und eine höhere OER-Aktivität aufweist als eine 3 nm dicke β-CoOOH(10-13), die auf [02-21]-orientiertem Co gebildet wurde.

C. Luan, J. Angona, A. BalaKrishnan, M. Corva, P. Hosseini, M. Heidelmann, U. Hagemann, E.B. Tetteh, W. Schuhmann, K. Tschulik, T. Li, Angewandte Chemie International Edition (2023).

Atomic-scale Insights to Morphological, Structutal and Compositional Evolution of CoOOH during Oxygen Evoltuion Reaction

Wir zeigen, dass die in situ erzeugte dünne ß-CoOOH(0001)-Schicht während des OER-Prozesses dynamische, morphologische und elementare Veränderungen erfährt, die mit dem (Ab-)Einbau von Wassermolekülen und Hydroxylgruppen einhergehen, was wiederum die OER-Leistung verändert.

C. Luan, M. Corva, U. Hagemann, H. Wang, M. Heidelmann, K. Tschulik, T. Li;  ACS Catalysis 12(2) (2023) 1400-1411.

Atomic-scale characterization of (electro-)catalysts and battery materials by atom probe tomography

Diese Perspektive bietet einen Überblick über die jüngsten Entwicklungen bei Versuchsaufbauten, Probenvorbereitungen und Datenanalysealgorithmen für die APT.

T. Li, A. Devaraj, N. Kruse; Cell Reports Physical Science 3(12) (2022) 101188.

Direct Detection of Surface Species Formed on Iridium Electrocatalysts during the Oxygen Evolution

Wir haben einen Ansatz entwickelt, um den Oxidationszustand und die Oberflächenzusammensetzung von nanoskaligen Ir-Elektroden nach einer Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) direkt zu untersuchen. Die APT zeigt Veränderungen in der Zusammensetzung der obersten Oberfläche und des Untergrundes auf verschiedenen Ir-Ebenen während der OER.

A. BalaKrishnan, N. Blanc, U. Hagemann, P. Gemagami, K. Wonner, K. Tschulik, T. Li;  Angew Chem Int Ed Engl 60(39) (2021) 21396-21403.

3D atomic-scale imaging of mixed Co-Fe spinel oxide nanoparticles during oxygen evolution reaction

Wir verwenden Atomsonden-Tomographie, um die 3D-Struktur von 10 nm großen Co₂FeO₄- und CoFe₂O₄-Nanopartikeln während der Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) aufzuklären. Wir zeigen eine nanoskalige spinodale Zersetzung in unbehandeltem Co₂FeO₄.

W. Xiang, N. Yang, X. Li, J. Linnemann, U. Hagemann, O. Ruediger, M. Heidelmann, T. Falk, M. Aramini, S. DeBeer, M. Muhler, K. Tschulik, T. Li;  Nature Communications 13(1) (2022) 179.

Angewandte Chemie International Edition (2023).