@misc{KruegerSchwarzeBaumannetal.2018, author = {Kr{\"u}ger, Stefanie and Schwarze, Michael and Baumann, Otto and G{\"u}nter, Christina and Bruns, Michael and K{\"u}bel, Christian and Szab{\´o}, Doroth{\´e}e Vinga and Meinusch, Rafael and de Zea Bermudez, Ver{\´o}nica and Taubert, Andreas}, title = {Bombyx mori silk/titania/gold hybrid materials for photocatalytic water splitting}, series = {Postprints der Universit{\"a}t Potsdam Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe}, journal = {Postprints der Universit{\"a}t Potsdam Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe}, number = {581}, issn = {1866-8372}, doi = {10.25932/publishup-42349}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-423499}, pages = {18}, year = {2018}, abstract = {The synthesis, structure, and photocatalytic water splitting performance of two new titania (TiO 2 )/gold(Au)/Bombyx mori silk hybrid materials are reported. All materials are monoliths with diameters of up to ca. 4.5 cm. The materials are macroscopically homogeneous and porous with surface areas between 170 and 210 m 2/g. The diameter of the TiO 2 nanoparticles (NPs) - mainly anatase with a minor fraction of brookite - and the Au NPs are on the order of 5 and 7-18 nm, respectively. Addition of poly(ethylene oxide) to the reaction mixture enables pore size tuning, thus providing access to different materials with different photocatalytic activities. Water splitting experiments using a sunlight simulator and a Xe lamp show that the new hybrid materials are effective water splitting catalysts and produce up to 30 mmol of hydrogen per 24 h. Overall the article demonstrates that the combination of a renewable and robust scaffold such as B. mori silk with a photoactive material provides a promising approach to new monolithic photocatalysts that can easily be recycled and show great potential for application in lightweight devices for green fuel production.}, language = {en} } @article{KruegerSchwarzeBaumannetal.2018, author = {Kr{\"u}ger, Stefanie and Schwarze, Michael and Baumann, Otto and G{\"u}nter, Christina and Bruns, Michael and K{\"u}bel, Christian and Szabo, Dorothee Vinga and Meinusch, Rafael and Bermudez, Veronica de Zea and Taubert, Andreas}, title = {Bombyx mori silk/titania/gold hybrid materials for photocatalytic water splitting}, series = {Beilstein journal of nanotechnology}, volume = {9}, journal = {Beilstein journal of nanotechnology}, publisher = {Beilstein-Institut zur F{\"o}rderung der Chemischen Wissenschaften}, address = {Frankfurt, Main}, issn = {2190-4286}, doi = {10.3762/bjnano.9.21}, pages = {187 -- 204}, year = {2018}, abstract = {The synthesis, structure, and photocatalytic water splitting performance of two new titania (TiO2)/gold(Au)/Bombyx mori silk hybrid materials are reported. All materials are monoliths with diameters of up to ca. 4.5 cm. The materials are macroscopically homogeneous and porous with surface areas between 170 and 210 m(2)/g. The diameter of the TiO2 nanoparticles (NPs) - mainly anatase with a minor fraction of brookite - and the Au NPs are on the order of 5 and 7-18 nm, respectively. Addition of poly(ethylene oxide) to the reaction mixture enables pore size tuning, thus providing access to different materials with different photocatalytic activities. Water splitting experiments using a sunlight simulator and a Xe lamp show that the new hybrid materials are effective water splitting catalysts and produce up to 30 mmol of hydrogen per 24 h. Overall the article demonstrates that the combination of a renewable and robust scaffold such as B. mori silk with a photoactive material provides a promising approach to new monolithic photocatalysts that can easily be recycled and show great potential for application in lightweight devices for green fuel production.}, language = {en} } @phdthesis{Krueger2017, author = {Kr{\"u}ger, Stefanie}, title = {Seidenbasierte anorganische Funktionsmaterialien}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-404635}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {143}, year = {2017}, abstract = {In der vorliegenden Arbeit konnten erfolgreich zwei unterschiedliche Hybridmaterialien (HM) {\"u}ber die Sol-Gel-Methode synthetisiert werden. Bei den HM handelt es sich um Monolithe mit einem Durchmesser von bis zu 4,5 cm. Das erste HM besteht aus Titandioxid und Bombyx mori Seide und wird als TS bezeichnet, w{\"a}hrend das zweite weniger Seide und zus{\"a}tzlich Polyethylenoxid (PEO) enth{\"a}lt und daher als TPS abgek{\"u}rzt wird. Einige der HM wurden nach der Synthese in eine w{\"a}ssrige Tetrachloridogolds{\"a}ure-L{\"o}sung getaucht, wodurch sich auf der Oberfl{\"a}che Goldnanopartikel gebildet haben. Die Materialien wurden mittels Elektronenmikroskopie, energiedispersiver R{\"o}ntgenspektroskopie, Ramanspektroskopie sowie R{\"o}ntgenpulverdiffraktometrie charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass beide HM aus etwa 5 nm großen, sph{\"a}rischen Titandioxidnanopartikeln aufgebaut sind, die prim{\"a}r aus Anatas und zu einem geringen Anteil aus Brookit bestehen. Die Goldnanopartikel bei TPS_Au waren gr{\"o}ßer und polydisperser als die Goldnanopartikel auf dem TS_Au HM. Dar{\"u}ber hinaus sind die Goldnanopartikel im TS HM tiefer in das Material eingedrungen als beim TPS HM. Die weiterf{\"u}hrende Analyse der HM mittels Elementaranalyse und thermogravimetrischer Analyse ergab f{\"u}r TPS einen geringeren Anteil an organischen Bestandteilen im HM als f{\"u}r TS, obwohl f{\"u}r beide Synthesen die gleiche Masse an organischen Materialien eingesetzt wurde. Es wird vermutet, dass das PEO w{\"a}hrend der Synthese teilweise wieder aus dem Material herausgewaschen wird. Diese Theorie korreliert mit den Ergebnissen aus der Stickstoffsorption und der Quecksilberporosimetrie, die f{\"u}r das TPS HM eine h{\"o}here Oberfl{\"a}che als f{\"u}r das TS HM anzeigten. Die Variation einiger Syntheseparameter wie die Menge an Seide und PEO oder die Zusammensetzung der Titandioxidvorl{\"a}uferl{\"o}sung hatte einen großen Einfluss auf die synthetisierten HM. W{\"a}hrend unterschiedliche Mengen an PEO die Gr{\"o}ße des HM beeinflussten, konnte ohne Seide kein HM in einer {\"a}hnlichen Gr{\"o}ße hergestellt werden. Die Bildung der HM wird stark von der Zusammensetzung der Titandioxidvorl{\"a}uferl{\"o}sung beeinflusst. Eine Ver{\"a}nderung f{\"u}hrte daher nur selten zur Bildung eines homogenen HM. Die in dieser Arbeit synthetisierten HM wurden als Photokatalysatoren f{\"u}r die Wasserspaltung und den Abbau von Methylenblau eingesetzt. Bei der photokatalytischen Wasserspaltung wurde zun{\"a}chst der Einfluss unterschiedlicher Goldkonzentrationen beim TPS HM auf die Wasserstoffausbeute untersucht. Die besten Ergebnisse wurden bei einer Menge von 2,5 mg Tetrachloridogolds{\"a}ure erhalten. Dar{\"u}ber hinaus wurde gezeigt, dass mit dem TPS HM eine deutlich h{\"o}here Menge an Wasserstoff gewonnen werden konnte als mit dem TS HM. Die Ursachen f{\"u}r die schlechtere Aktivit{\"a}t werden in der geringeren spezifischen Oberfl{\"a}che, der unterschiedlichen Porenstruktur, dem h{\"o}heren Anteil an Seide und besonders in der geringeren Gr{\"o}ße und h{\"o}heren Eindringtiefe der Goldnanopartikel vermutet. Dar{\"u}ber hinaus konnte mit einem h{\"o}heren UV-Anteil in der Lichtquelle sowie durch die Zugabe von Ethanol als Opferreagenz eine Zunahme der Wasserstoffausbeute erzielt werden. Bei dem Methylenblauabbau wurde f{\"u}r beide HM zun{\"a}chst nur eine Adsorption des Methylenblaus beobachtet. Nach der Zugabe von Wasserstoffperoxid konnte nach 8 h bereits eine fast vollst{\"a}ndige Oxidation des Methylenblaus unter sichtbarem Licht beobachtet werden. Die Ursache f{\"u}r die etwas h{\"o}here Aktivit{\"a}t von TPS gegen{\"u}ber TS wird in der unterschiedlichen Porenstruktur und dem h{\"o}heren Anteil an Seide im TS HM vermutet. Insgesamt zeigen beide HM eine gute photokatalytische Aktivit{\"a}t f{\"u}r den Abbau von Methylenblau im Vergleich zu den erhaltenen Werten aus der Literatur.}, language = {de} } @article{HeroldAignerGrilletal.2019, author = {Herold, Heike M. and Aigner, Tamara Bernadette and Grill, Carolin E. and Kr{\"u}ger, Stefanie and Taubert, Andreas and Scheibel, Thomas R.}, title = {SpiderMAEn}, series = {Bioinspired, Biomimetic and Nanobiomaterials}, volume = {8}, journal = {Bioinspired, Biomimetic and Nanobiomaterials}, number = {1}, publisher = {ICE Publishing}, address = {Westminister}, issn = {2045-9858}, doi = {10.1680/jbibn.18.00007}, pages = {99 -- 108}, year = {2019}, abstract = {A growing energy demand requires new and preferably renewable energy sources. The infinite availability of solar radiation makes its conversion into storable and transportable energy forms attractive for research as well as for the industry. One promising example of a transportable fuel is hydrogen (H-2), making research into eco-friendly hydrogen production meaningful. Here, a hybrid system was developed using newly designed recombinant spider silk protein variants as a template for mineralization with inorganic titanium dioxide and gold. These bioinspired organic/inorganic hybrid materials allow for hydrogen production upon light irradiation. To begin with, recombinant spider silk proteins bearing titanium dioxide and gold-binding moieties were created and processed into structured films. These films were modified with gold and titanium dioxide in order to produce a photocatalyst. Subsequent testing revealed hydrogen production as a result of light-induced hydrolysis of water. Therefore, the novel setup presented here provides access to a new principle of generating advanced hybrid materials for sustainable hydrogen production and depicts a promising platform for further studies on photocatalytic production of hydrogen, the most promising future fuel.}, language = {en} }