Natur 2.0: Chemiker entwickeln künstliches Blatt

Lichtgetriebener Wasseroxidationskatalysator mit Mangan-Vanadiumoxid

Carsten Streb: hat Polyoxometallate eingesetzt (Foto: uni-ulm.de, Eberhardt)

Ulm (pte003/28.04.2016/06:00) Forscher der Universität Ulm http://uni-ulm.de haben ein "künstliches Blatt" entwickelt, mit dem sich die Umwandlung von Wasser zu Sauerstoff nachvollziehen und eventuell optimieren lässt. "Durch die Oxidation zerstört sich das Reaktionszentrum unter natürlichen Bedingungen selbst und es muss ständig repariert werden. Deshalb setzen wir Polyoxometallate zur Stabilisation des Katalysators ein, die weniger sauerstoffempfindlich sind", so Wissenschaftler Carsten Streb, dessen Vorarbeiten bis ins Jahr 2011 zurückreichen.

Antrieb durch Antennenmolekül

Dass das Modell aus dem Labor in Sachen Sauerstoffproduktion mit dem grünen Vorbild mithalten kann, bestätigten verschiedene Messungen sowie die elektrochemische Charakterisierung, durchgeführt am Institut für Elektrochemie. Einen Schönheitsfehler mussten die Experten allerdings noch beheben: Das System wurde zunächst mit elektrischem Strom - und eben nicht mit Sonnenlicht - angetrieben. In diesem Fall schaffte ein Licht-absorbierendes Antennenmolekül die erwünschte Abhilfe.

Zusammenfassend haben die Forscher um Erstautor Benjamin Schwarz, Doktorand am Institut für Anorganische Chemie I, den ersten lichtgetriebenen Wasseroxidationskatalysator entwickelt, der auf Mangan-Vanadiumoxid basiert. Bisherige Nachbauten beruhen oft auf teureren Edelmetallen. Das künstliche Blatt kann als Photosynthese-Modell eingesetzt werden und gibt Hinweise auf die nachhaltige Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff - dies ist auch für künftige Energiespeicher interessant. In Zukunft soll mithilfe des Nachbaus der Elektronentransfer und die Sauerstoffentwicklung im Zuge der Reaktion untersucht werden.

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