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 Einblicke in 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.

Während der Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) unterliegen Elektrokatalysatoren einer Oberflächenumwandlung. Wir haben festgestellt, dass die Auflösung von Chrom in Co-Cr-Spinelloxid eine reversible Umwandlung von Hydroxid zu Oxyhydroxid auslöst, die die OER-Aktivität und -Stabilität verbessert.

B. He, P. Hosseini, T. Priamushko, O. Trost, E. Budiyanto, C. Bondue, J. Schulwitz, A. Kostka, H. Tüysüz, M. Muhler, S. Cherevko, K. Tschulik, T. Li, Nature Communications (2025) 9895.

Diese Studie befasst sich mit den wichtigsten Herausforderungen bei wässrigen Aluminium-Ionen-Batterien, indem sie den Chelatbildner Bis(2-methoxyethyl)amin (BMEA) zur Restrukturierung der Solvatationsumgebung und zur Unterdrückung schädlicher Nebenreaktionen einführt. Durch die Bildung einer stabilen Festkörper-Elektrolyt-Interphase und die Erweiterung des elektrochemischen Fensters ermöglicht der BMEA-basierte Elektrolyt eine Al||TCB-Batterie mit hoher Kapazität (218,0 mAh g-¹) und ausgezeichneter Zyklenstabilität über 300 Zyklen.

D.Y. Wang, E. Hu, G. Wu, H. Choo, C. Franke, B.E. Jia, J. Song, A. Sumboja, I.T. Anggraningrum, A.Z. Syahrial, Q. Zhu, M.F. Ng, T. Li, Q. Yan, Angewandte Chemie (2025) e202508641.

In dieser Studie wird untersucht, wie sich Veränderungen des Oberflächenzustands in Ni-Fe-Spinell-Elektrokatalysatoren auf ihre Leistung bei der Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) auswirken. Es wird festgestellt, dass NiFe₂O₄ und P-dotiertes NiFe₂O₄ eine defekte, sauerstoffreiche Oberflächenschicht entwickeln, die den Ladungstransfer verbessert und die Tafelneigung senkt, während Ni₁.₅Fe₁.₅O₄ diese Eigenschaft nicht aufweist, was zu einer schlechteren katalytischen Leistung führt.

W. Xiang, S. Hernandez, P. Hosseini, F. Bai, U. Hagemann, M. Heidelmann, T. Li, Advanced Science (2025) 2501967.

Diese Übersichtsarbeit untersucht die dynamischen Umwandlungen von 3d-Übergangsmetall-(Oxy)hydroxiden und spinellartigen Oxiden während der Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) und hebt die wichtigsten elementaren Prozesse hervor, die ihre Leistung beeinflussen. Durch die kritische Bewertung von Oxidation, Oberflächenrekonstruktion, Kationenauflösung und anderen Faktoren werden Einblicke für die Entwicklung von OER-Elektrokatalysatoren der nächsten Generation für nachhaltige Energieanwendungen gegeben.

B. He, F. Bai, P. Jain, T. Li , Small, (2025) 2411479.

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 Co₂MnO₄Co-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.

B. He , P. Hosseini, D. Escalera-López, J. Schulwitz, O. Rüdiger, U. Hagemann, M. Heidelmann, S. DeBeer, M. Muhler, S. Cherevko, K. Tschulik, T. Li , Advanced Energy Materials, (2024) 2403096.

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) 12704–12716 .

Um effiziente Elektrokatalysatoren für die Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) zu entwickeln, haben wir die Oberflächen von LaCoO₃und Ca-dotiertem LaCoO₃mit Hilfe von Atomsondentomographie und Transmissionselektronenmikroskopie untersucht. Unsere Ergebnisse zeigen, dass sich die Oberflächen von LaCoO₃nach der OER aufgrund der Bildung von amorphem La(OH)₃, verschlechtern, während Ca-dotiertes LaCoO₃eine erhöhte OER-Aktivität und Stabilität aufweist, was 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, 438 (2024) 115697.

Unser korrelativer multimodaler Ansatz kann die lokale Aktivität mit atomaren Details der Struktur, Morphologie und Zusammensetzung der während der Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER) gebildeten Oberflächenspezies verbinden. 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, EB Tetteh, W. Schuhmann, K. Tschulik, T. Li, Angewandte Chemie International Edition, 62 (2023).

Wir zeigen, dass die in situ erzeugte ß-CoOOH(0001)-Dünnschicht während des OER-Prozesses dynamische, morphologische und elementare Veränderungen erfährt, die mit dem Einbau (oder Abbau) von Wassermolekülen und Hydroxylgruppen verbunden sind, was wiederum die OER-Leistung verändert.

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

Diese Perspektive gibt einen Überblick über die jüngsten Entwicklungen bei den Versuchsaufbauten, der Probenvorbereitung und den Datenanalysealgorithmen für die APT.

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

Wir verwenden die 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 (2022) 179.

Angewandte Chemie International Edition (2023).