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 Erster Atemzug prägt Immunsystem nachhaltig
22.02.2017 | CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften

nachricht Wie Proteine zueinander finden
21.02.2017 | Charité – Universitätsmedizin Berlin

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: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Im Focus: HIGH-TOOL unterstützt Verkehrsplanung in Europa

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt sich bewerten, wie verkehrspolitische Maßnahmen langfristig auf Wirtschaft, Gesellschaft und Umwelt wirken. HIGH-TOOL ist ein frei zugängliches Modell mit Modulen für Demografie, Wirtschaft und Ressourcen, Fahrzeugbestand, Nachfrage im Personen- und Güterverkehr sowie Umwelt und Sicherheit. An dem nun erfolgreich abgeschlossenen EU-Projekt unter der Koordination des KIT waren acht Partner aus fünf Ländern beteiligt.

Forschung am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) unterstützt die Europäische Kommission bei der Verkehrsplanung: Anhand des neuen Modells HIGH-TOOL lässt...

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

6. Internationale Fachkonferenz „InnoTesting“ am 23. und 24. Februar 2017 in Wildau

22.02.2017 | Veranstaltungen

Wunderwelt der Mikroben

22.02.2017 | Veranstaltungen

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

6. Internationale Fachkonferenz „InnoTesting“ am 23. und 24. Februar 2017 in Wildau

22.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Neue Prozesstechnik für effizientes Bohren und Schneiden auf der LASER CHINA

22.02.2017 | Messenachrichten

IHP-Forschungsteam verbessert Zuverlässigkeit beim automatisierten Fahren

22.02.2017 | Automotive