Grenzfläche macht Katalysatoren hocheffektiv
Wissenschaftler der TU Dortmund dampfen auf eine Kupferoberfläche Nickel-Porphyrinen auf
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Im Labor: neue Grenzfläche für effiziente Katalysatoren (Foto: pixabay.com, PublicDomainPictures) |
Dortmund (pte037/13.04.2022/11:30)
Enzyme dienen als Vorbild für synthetische Katalysatoren. Forscher unter Beteiligung der TU Dortmund http://tu-dortmund.de haben hierfür nötige Grenzflächen konstruiert. An dieser können natürliche Prozesse modelliert und verstanden werden, um künftig 2D-Katalysatoren mit hoher Effizienz und Selektivität zu entwickeln. Details wurden in "Angewandte Chemie" publiziert.
Wohlgeordnete Gitterstruktur
Die Experten haben durch Aufdampfen von Nickel-Porphyrinen auf einer Kupferoberfläche eine metallisch-organische Grenzfläche erschaffen. Die Nickel-Ionen im Zentrum der Moleküle bilden dabei eine wohlgeordnete Gitterstruktur aus. So ein 2D-Netwerk hat zwei wesentliche Vorteile. Die Nickel-Ionen mit identischen chemischen und physikalischen Eigenschaften lassen sich als Einzelatom-Katalysatoren verwenden. Zudem entsteht eine einheitliche Grenzfläche, bei der die katalytischen Eigenschaften sehr gleichmäßig verteilt sind.
Die Leistungsfähigkeit der Grenzfläche wurde getestet, indem diese Stickstoffmonoxid ausgesetzt wurde. Laut den Daten ermöglicht die neue Grenzfläche durch eine chemische Reaktion den Zerfall von drei Stickstoffmonoxid-Molekülen in ein Distickstoffmonoxid- und ein Stickstoffdioxid-Molekül. Während Ersteres nicht giftig ist und Anwendung in der Medizin als Anästhetikum und Schmerzmittel findet, wird Letzteres vorwiegend in der Produktion von Düngemittel verwendet.
Vielfältige Einsatzmöglichkeiten
Zudem konnten die Forscher zeigen, dass die Stickstoffdioxid-Moleküle nach der Reaktion zunächst am Nickel-Netzwerk verankert bleiben, jedoch durch nachträgliches Aufheizen des Systems entfernt werden können. Katalysatoren wie diese könnten in vielen verschiedenen Bereichen eingesetzt werden, etwa in der Raffinierung von Petroleum oder in der Verarbeitung von Nahrungsmitteln.
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