Grüner Wasserstoff nach dem Vorbild der Natur

Transregio-Sonderforschungsbereich verlängert

Das Sonnenlicht als Quelle für die klimafreundliche Energieversorgung nutzen: Lange vor großen Initiativen wie dem europäischen „Green Deal“ oder der „nationalen Wasserstoffstrategie“ hat der Transregio-Sonderforschungsbereich (SFB) CataLight mit der Entwicklung chemischer Solarenergiewandler begonnen. Das wichtigste Vorbild des Konsortiums der Universitäten Ulm und Jena ist die natürliche Photosynthese. Nach vier erfolgreichen Jahren auf dem Weg zur dezentralen Erzeugung von grünem Wasserstoff wurde einer Medienmitteilung vom folgend nun die Weiterfinanzierung des Transregio-SFBs beschlossen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den SFB/Transregio 234 „Lichtgetriebene molekulare Katalysatoren in hierarchisch strukturierten Materialien – Synthese und mechanistische Studien“ bis 2026 mit mehr als 12 Millionen Euro. weiterlesen…

Zwei SFBe zur Katalyse werden verlängert

Ziel: Nachhaltige und effiziente Chemikalien-Produktion im post-fossilen Zeitalter

Das Design der Katalyse als Schlüsseltechnologie der Chemie auf der atomaren Ebene ist Ziel der Sonderforschungsbereiche/Transregios SFB/TRR 247 „Heterogene Oxidationskatalyse in der Flüssigphase“, beheimatet in der Universitätsallianz Ruhr, und „Molekulare heterogene Katalyse in definierten dirigierenden Geometrien“ (SFB 1333) an der Universität Stuttgart wurden nach einer erfolgreichen ersten Förderphase von der Deutschen Forschungsgemeinschaft ab 01.07.2022 für weitere vier Jahre verlängert. (Bild: Molekulardynamische Simulation eines kovalenten, organischen Netzwerks (COF) – © Universität Stuttgart / SFB 1333) weiterlesen…

Leichte Elemente machen Unterschied in Edelmetallkatalyse

Gewisse Einzigartigkeit führt zur Optimierung katalytischer Eigenschaften

Edelmetalle werden häufig als heterogene Katalysatoren verwendet, da sie sich bei vielen Reaktionen von wissenschaftlichem und industriellem Interesse durch hohe Aktivität und Selektivität auszeichnen. Schon seit mindestens einem Jahrhundert ist bekannt, dass einige leichte Legierungselemente mit kleinen Atomradien problemlos in die Zwischenräume des Metallgitters eindringen können. Eine im Chinese Journal of Catalysis publizierte Untersuchung. weiterlesen…

Photokatalysatoren: Die besten Löcher der Welt

7.000 m² Oberfläche pro Gramm – Rekordverdächtige Reaktivität durch schwammartige Lochstruktur auf Nanometer-Skala

Katalysatoren sind oft feste Materialien, deren Oberfläche in Kontakt mit Gasen oder Flüssigkeiten kommt und dadurch bestimmte chemische Reaktionen ermöglicht. Das bedeutet allerdings: Alle Atome des Katalysators, die sich nicht an der Oberfläche befinden, erfüllen keinen echten Zweck. Daher versucht man, extrem poröse Materialien mit möglichst großer Oberfläche herzustellen. An der TU Wien wurde einer Medienmitteilung vom 16.02.2022 zufolge (in Nature Communications open access publiziert) in Zusammenarbeit mit anderen Forschungsgruppen eine entsprechende Methode entwickelt. (Grafik: Mechanistisches Modell der MOF-Herstellung – © nature.com, open access) weiterlesen…

Trägersubstanzen beeinflussen katalytische Aktivität

Ausglühen kann Umwandlung von CO2 in Methan verbessern

Die katalytische Hydrierung von Kohlendioxid (CO2) ist eine umweltfreundliche und nachhaltige Methode zur Synthese von Methanol, Schlüssel zur Realisierung der „Methanolwirtschaft“. Jüngste Studien haben das Potenzial einer Familie von Metalloxiden zur Katalyse dieser Reaktion aufgezeigt. Die weitere Optimierung ihrer katalytischen Leistung für industrielle Anwendungen blieb jedoch eine große Herausforderung. Dazu kommt: Trägersubstanzen können die katalytische Aktivität, Selektivität und Stabilität von Metallnanopartikeln durch verschiedene Metall-Träger-Wechselwirkungen (MSI) stark beeinflussen oder sogar dominieren. Die zugrundeliegenden Prinzipien sind jedoch noch nicht vollständig geklärt, da die MSI von der Zusammensetzung, Größe und Facette sowohl der Metalle als auch der Träger beeinflusst werden. Anhand von Ru/TiO2 auf Rutil- und Anatas-Trägern (beide Formen des TiO2) als Modellkatalysatoren zeigen Forscher des State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering an der Beijing University of Chemical Technology, dass die Grenzflächenkompatibilität zwischen Metall und Träger die MSI-Modi und die katalytische Leistung bei der CO2-Hydrierung entscheidend beeinflussen kann, und publizieren das in Nature Communications. (Grafiken: Rutil- und Anastase-Bindungen © nature communications, open access) weiterlesen…

„Magische“ Kombination für effektivere Hydrierungen

Paper von Chemikern aus Rostock und Olmütz in nature catalysis

Wasserstoff (H2), kleinstes chemisches Molekül und Hoffnungsträger für die Energiewende, wird bereits in vielen industriellen Prozessen – sogenannten Hydrierungen – zur umweltfreundlichen Herstellung von chemischen Produkten eingesetzt. Damit Wasserstoff sowohl zur Energiegewinnung als auch in Hydrierungen genutzt werden kann, ist es notwendig, die relativ stabile Wasserstoff-Wasserstoff-Bindung selektiv zu aktivieren und weiterreagieren zu lassen. Für diese molekularen Prozesse werden Katalysatoren benötigt, die meist auf teuren und vergleichsweise seltenen Edelmetallen wie Platin, Palladium oder Rhodium basieren. In einer Forschungskooperation zwischen dem Leibniz-Institut für Katalyse (LIKAT) in Rostock, Deutschland, und dem Regional Centre of Advanced Technologies and Materials (RCPTM) an der Palacký-Universität Olomouc (Olmütz) in der Tschechischen Republik ist es nun gelungen, deutlich einfachere Katalysatormaterialien, nämlich spezielle Eisensilikate, zu entwickeln. (Bilder: TEM-Aufnahmen des Fe/Fe-O@SiO2-Katalysators © Vishwas Chandrashekhar, LIKAT) weiterlesen…

Magnetische Induktion in chemischen Prozessen

Intensivierung und Anpassung an schwankende erneuerbare Energien

Bei der Katalyse sind Energieeffizienz, Unschädlichkeit der Reaktionsbedingungen und Anpassungsfähigkeit Parameter immer bedeutender. Mittels magnetischer Induktion lassen sich magnetische Nanokatalysatoren auf extrem lokale, schnelle und energieeffiziente Weise direkt erwärmen. Während die direkte Erwärmung viel versprechende neue Perspektiven für die Prozessintensivierung bietet, ist die Entwicklung von katalytischen Systemen, mit denen hohe Temperaturen unter magnetischer Induktionsaktivierung erreicht werden, besonders schwierig. Infolgedessen sind die Vorteile der magnetischen Induktion bisher nur unter Verwendung komplexer und speziell entwickelter Materialien zugänglich. Jetzt berichtet ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Alexis Bordet, Arbeitsgruppe „Multifunktionale katalytische Systeme“ in der Abteilung von Prof. Walter Leitner am Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion in Mülheim an der Ruhr (MPI CEC) , am 24.11.2021 in Angewandte Chemie International Edition über eine innovative Strategie zur Entwicklung, Synthese und Anwendung von katalytischen Systemen, die durch magnetische Induktionserwärmung aktiviert werden. weiterlesen…

CatLab – neue Forschungsplattform für die Katalyse

Bündelung der Kompetenzen in Berlin

„Auf dem Weg zur nachhaltigen Herstellung und Anwendung von Wasserstoff müssen eine ganze Reihe an Technologien entwickelt und optimiert werden. Die meisten dieser Technologien haben eine Gemeinsamkeit: Sie benötigen die passenden Katalysatoren.“ Eine unter dem Namen CatLab vom Helmholtz-Zentrum Berlin und der Max-Planck-Gesellschaft (MPG-FHIund CEC) gegründete Forschungsplattform in Berlin soll die Entwicklung neuartiger Katalysatormaterialien vorantreiben und eine Brücke von der Grundlagenforschung zur industriellen Anwendung bauen. Am neugegründeten sollen neuartige und maßgeschneiderte Katalysatoren entwickelt werden. Der Fokus liegt dabei stark auf der Erzeugung von grünem Wasserstoff, der für die Energiewende dringend benötigt wird und eine Schlüsselrolle bei der Erreichung der Klimaziele spielt. (Grafik: CatLab-Präsentation auf Schultafel – Grafik © CatLab) weiterlesen…

Aromatizität in der Katalyse zur Erschließung neuer Möglichkeiten

Chemisches Konzept inspiriert neue Entwicklungen

Aromatizität, ein Konzept, das normalerweise verwendet wird, um die auffällige Stabilität und ungewöhnliche Reaktivität bestimmter kohlenstoffbasierter Moleküle zu erklären, könnte das Design neuer Katalysatoren mit neuartigen Anwendungen inspirieren, haben Forscher der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) in Thuwal (Saudi-Arabien) gezeigt und am 02.05.2021 publiziert (Bild: Reagenzgläser – Foto © Public Domain Pictures auf pixabay.com). weiterlesen…

Leistungs-Vorhersage von Katalysatoren

Entscheidend; Bindungsstärke der Zwischenprodukte – Joachim Walter Schultze-Preis

Elektrochemische Prozesse sind die Grundlage für eine nachhaltige Energieversorgung, brauchen aber neue leistungsfähige Katalysatormaterialien. Theoretische Berechnungen helfen dabei, Sackgassen zu vermeiden und auf die vielversprechendsten Kandidaten zu setzen. Ein Chemiker der UDE hat diese Leistungsvorhersage entscheidend weiterentwickelt und wurde dafür nun ausgezeichnet. Seine Erkenntnisse veröffentlichte er im Fachmagazin Electrochimica Acta. weiterlesen…