Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Auf dem Weg zur künstlichen Photosynthese?

09.03.2007
Direkte Aktivierung mit graphitischem Kohlenstoffnitrid macht Kohlendioxid für chemische Synthesen zugänglich

Pflanzen können es: Einfach Kohlendioxid aus der Luft aufnehmen und in Biomasse umwandeln. Für diesen als Photosynthese bezeichneten Prozess nutzen sie Licht als Energiequelle. Chemiker würden das auch gerne können, einfach CO2 als Kohlenstoffquelle für ihre Synthesen nutzen, aber das klappt nicht so ohne weiteres.

Einem Team um Markus Antonietti vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam ist nun ein entscheidender Schritt auf diesem Weg geglückt. Wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie beschreiben, ist es ihnen gelungen, CO2 mithilfe einer speziellen neuen metallfreien Katalysatorklasse, einem graphitischen Kohlenstoffnitrid, so zu aktivieren, dass es für eine chemische Reaktion zugänglich wird.

"Die chemische Aktivierung von Kohlendioxid, d.h. dessen Spaltung in einer chemischen Reaktion", führen die Chemiker Goettmann, Thomas und Antonietti aus, "ist eine der größten Herausforderungen der Synthesechemie." Die Bindungen innerhalb des Moleküls sind sehr stabil, es ist eine sehr hohe Energie nötig, um sie zu spalten. Bisher sind nur sehr spezielle Metallkatalysatoren bekannt, die die C-O-Bindungen im CO2 spalten können.

Im Gegensatz zu den meisten bisherigen Ansätzen arbeitete das Antonietti-Team mit metallfreien Katalysatoren und orientierte sich dabei an Pflanzen: Die Photosynthese in Grünpflanzen verläuft über eine wichtige Zwischenstufe, die Bindung des CO2 an Stickstoffatome in Form so genannter Carbamate. Und so experimentierten auch die deutschen Wissenschaftler mit stickstoffreichen Katalysatoren, die so aufgebaut sind, dass sie Carbamate bilden können. Ihre neue Katalysatorklasse ist aus flachen, graphitartigen Schichten aufgebaut. Die einzelnen Schichten bestehen aus Ringsystemen von Kohlenstoff- und Stickstoffatomen. Das als graphitisches Kohlenstoffnitrid bezeichnete Material ist sehr temperaturstabil, chemisch sehr aktiv, aber so stabil, dass es sich fast immer zurückbildet: ein idealer Katalysator also. Selbst Kohlendioxid lässt sich damit aktivieren. So gelang es, Benzol (ein aromatischer Kohlenstoffsechsring) zu Phenol (trägt eine zusätzliche OH-Gruppe) zu oxidieren. Gleichzeitig entsteht Kohlenmonoxid (CO), das direkt für chemische Synthesen verwendet werden kann.

Rein formal gesehen wird bei der Reaktion CO2 in ein Sauerstoff-Diradikal und CO gespalten. Die Reaktion scheint aber wie die Photosynthese über Carbamate zu laufen: Im ersten Schritt bindet CO2 an einzeln vorhandene freie Aminogruppen des Kohlenstoffnitrids, oxidiert dann Benzol zu Phenol, und am Ende spaltet sich das verbliebene CO vom Katalysator ab. "So könnte eine neuartige, bisher unbekannte CO2-Chemie zugänglich werden," hofft Antonietti. "Vielleicht ist dies sogar der erste Schritt in Richtung einer künstlichen Photosynthese."

Angewandte Chemie: Presseinfo 10/2007

Autor: Markus Antonietti, Max Planck Institute for Colloids and Interfaces, Potsdam (Germany), http://www.mpikg-golm.mpg.de/kc/people/Antonietti/

Angewandte Chemie 2007, 119, No. 15, doi: 10.1002/ange.200603478

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69495 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | idw
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de
http://www.mpikg-golm.mpg.de/kc/people/Antonietti/

Weitere Berichte zu: Antonietti CO2 Katalysator Kohlendioxid Kohlenstoffnitrid Photosynthese

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Der Bluthochdruckschalter in der Nebenniere
20.02.2018 | Forschungszentrum Jülich GmbH

nachricht Markierung für Krebsstammzellen
20.02.2018 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Die Brücke, die sich dehnen kann

Brücken verformen sich, daher baut man normalerweise Dehnfugen ein. An der TU Wien wurde eine Technik entwickelt, die ohne Fugen auskommt und dadurch viel Geld und Aufwand spart.

Wer im Auto mit flottem Tempo über eine Brücke fährt, spürt es sofort: Meist rumpelt man am Anfang und am Ende der Brücke über eine Dehnfuge, die dort...

Im Focus: Eine Frage der Dynamik

Die meisten Ionenkanäle lassen nur eine ganz bestimmte Sorte von Ionen passieren, zum Beispiel Natrium- oder Kaliumionen. Daneben gibt es jedoch eine Reihe von Kanälen, die für beide Ionensorten durchlässig sind. Wie den Eiweißmolekülen das gelingt, hat jetzt ein Team um die Wissenschaftlerin Han Sun (FMP) und die Arbeitsgruppe von Adam Lange (FMP) herausgefunden. Solche nicht-selektiven Kanäle besäßen anders als die selektiven eine dynamische Struktur ihres Selektivitätsfilters, berichten die FMP-Forscher im Fachblatt Nature Communications. Dieser Filter könne zwei unterschiedliche Formen ausbilden, die jeweils nur eine der beiden Ionensorten passieren lassen.

Ionenkanäle sind für den Organismus von herausragender Bedeutung. Wenn zum Beispiel Sinnesreize wahrgenommen, ans Gehirn weitergeleitet und dort verarbeitet...

Im Focus: In best circles: First integrated circuit from self-assembled polymer

For the first time, a team of researchers at the Max-Planck Institute (MPI) for Polymer Research in Mainz, Germany, has succeeded in making an integrated circuit (IC) from just a monolayer of a semiconducting polymer via a bottom-up, self-assembly approach.

In the self-assembly process, the semiconducting polymer arranges itself into an ordered monolayer in a transistor. The transistors are binary switches used...

Im Focus: Erste integrierte Schaltkreise (IC) aus Plastik

Erstmals ist es einem Forscherteam am Max-Planck-Institut (MPI) für Polymerforschung in Mainz gelungen, einen integrierten Schaltkreis (IC) aus einer monomolekularen Schicht eines Halbleiterpolymers herzustellen. Dies erfolgte in einem sogenannten Bottom-Up-Ansatz durch einen selbstanordnenden Aufbau.

In diesem selbstanordnenden Aufbauprozess ordnen sich die Halbleiterpolymere als geordnete monomolekulare Schicht in einem Transistor an. Transistoren sind...

Im Focus: Quantenbits per Licht übertragen

Physiker aus Princeton, Konstanz und Maryland koppeln Quantenbits und Licht

Der Quantencomputer rückt näher: Neue Forschungsergebnisse zeigen das Potenzial von Licht als Medium, um Informationen zwischen sogenannten Quantenbits...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Digitalisierung auf dem Prüfstand: Hochkarätige Konferenz zu Empowerment in der agilen Arbeitswelt

20.02.2018 | Veranstaltungen

Aachener Optiktage: Expertenwissen in zwei Konferenzen für die Glas- und Kunststoffoptikfertigung

19.02.2018 | Veranstaltungen

Konferenz "Die Mobilität von morgen gestalten"

19.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Highlight der Halbleiter-Forschung

20.02.2018 | Physik Astronomie

Wie verbessert man die Nahtqualität lasergeschweißter Textilien?

20.02.2018 | Materialwissenschaften

Der Bluthochdruckschalter in der Nebenniere

20.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics