Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Rost als High-Tech-Katalysator

12.06.2007
Rostocker Chemiker haben neue Eisenkatalysatoren gefunden, die wichtige Prozesse - sogenannte Oxidationen - wesentlich effizienter und umweltschonender ablaufen lassen.

Die Entwicklung von nachhaltigen, effizienten und selektiven Synthesewegen ist ein wesentliches Ziel aktueller und zukünftiger Forschung in der Chemie. Dabei kommt dem Einsatz von Katalysatoren eine Schlüsselrolle zu. Etwa 80% aller chemischen und pharmazeutischen Produkte - bei den modernen Verfahren sind es fast 90% - werden mittels Katalysatoren hergestellt.

Katalysatoren sind in kleinen Mengen eingesetzte Hilfsmittel, die fast alle Arten von chemischen und biologischen Reaktionen beschleunigen. Gleichzeitig lenken sie das Reaktionsgeschehen in Abhängigkeit von ihrem Aufbau gezielt in eine erwünschte Richtung. Unerwünschte Nebenreaktionen werden minimiert (Verbesserung der Selektivität). Besonders metallorganische Katalysatoren - bei denen organische Substanzen durch Bindungen an Metallzentren aktiviert werden - sind heute zu einem etablierten Werkzeug der Synthesechemie geworden. Sie erlauben die effiziente Herstellung von pharmazeutisch bedeutsamen Wirkstoffen, Zwischenprodukten für Fein- und Agrochemikalien, Polymeren sowie neuer Materialien.

In den vergangenen Jahrzehnten sind effiziente Katalysatoren insbesondere auf Basis von Edelmetallen wie Palladium, Rhodium, Iridium und Ruthenium entwickelt worden. Die vergleichsweise begrenzte Verfügbarkeit (10-7-10-6% Gewichtsanteil in der Erdrinde) und der damit einhergehende hohe Preis sowie die teilweise erhebliche Toxizität dieser Metalle machen es aus ökologischer und ökonomischer Sicht wünschenswert, nach alternativen umweltfreundlicheren Katalysatoren zu suchen. Eine Lösung dieses Problems könnte der vermehrte Einsatz von häufiger vorkommenden Metallen, speziell des Eisens, als Katalysator sein. Mit einem Gewichtsanteil von 4,7% ist Eisen nach Aluminium das zweithäufigste Metall in der Erdrinde. Viele Eisensalze sowie Eisenkomplexe sind in großen Mengen und zu niedrigen Kosten kommerziell verfügbar bzw. leicht zu synthetisieren.

... mehr zu:
»Eisen »Katalysator »LIKAT »Metall

Eisenverbindungen sind außerdem meist wesentlich umweltfreundlicher als die etablierten Katalysatormetalle und zeichnen sich durch eine geringere Toxizität aus. Gediegenes Eisen ist seit ca. 6000 Jahren als Meteoreisen bekannt. Die Menschheit verfügt schon seit ca. 3000 Jahren v. Chr. über das know how, elementares Eisen durch Erhitzen von Eisenerzen mit Kohle zu gewinnen.

Auch in vielen biologischen Systemen - so auch im menschlichen Körper - ist Eisen ein essentielles Zentralelement. Es ist unter anderem in Proteinen wesentlich am Transport und Metabolismus kleiner Moleküle (Sauerstoff, Stickstoff, Stickoxide, Methan etc.) beteiligt. So kann sich Eisenmangel (Eisenmangelanämie) auf das körperliche Befinden von Menschen sehr negativ auswirken. Trotz der langen Historie und der offensichtlichen Vorteile des Elementes Eisen und seiner Verbindungen ist überraschenderweise die Katalysechemie mit diesem Metall vergleichsweise unterentwickelt bzw. wenig untersucht.

Aktuelle Entwicklungen am Leibniz-Institut für Katalyse (LIKAT) in Rostock zeigen, dass Eisenverbindungen auch Oxidationsreaktionen - eine in der Chemie sehr häufige und wichtige Reaktionsart - positiv beeinflussen. So bewirken Eisen-basierte Katalysatoren signifikante Quantensprünge in der Synthese- und Katalysechemie. Dem Arbeitskreis um Prof. Matthias Beller, dem Direktor des LIKAT, gelang es nano-strukturierte Eisenoxide als selektive und einfach wieder verwendbare Katalysatoren einzusetzen. Einen weiteren Vorteil der neuen Katalysatoren erläutert Beller so: "Katalysatoren sind Hilfsmittel, die im Idealfall nach Reaktionsablauf unverbraucht vorliegen, oft ist die Abtrennung von den Produkten ein schwer zu lösendes Problem, nicht so bei den Eisenkatalysatoren. Hier kann man sich der magnetischen Eigenschaften des Eisens bedienen."

Beller macht außerdem auf einen weiteren Erfolg aufmerksam: "Um ein weiteres, seit langem offenstehendes Ziel in der Oxidationschemie zu lösen, haben wir Eisenchlorid in Kombination mit Diaminliganden eingesetzt und konnten so ungewöhnlich hohe Enantioselektivitäten bei sogenannten Epoxidierungen erreichen." Weiter erläutert Beller: "Enantioselektivität - ein schwieriges Wort - was dahintersteht umgibt Mensch und Tier - die gesamte Natur. Diese setzt sich sehr oft aus Bild und Spiegelbild zusammen - so sind unsere rechte und unsere linke Hand im Idealfall wie Bild und Spiegelbild - sehr ähnlich aber nicht gleich. Oft ist es wichtig nur das Bild oder das Spiegelbild - eines der beiden Enantiomere - beispielsweise für ein Medikament - zu erhalten. Unserer relativ einfachen Eisenkomplexe bewirken genau dies in bestimmten chemischen Abläufen."

Preiswerter und umweltschonender - durch die neuen Arbeiten der Rostocker Forscher kommt die Chemie diesem Anspruch wieder ein großes Stück näher.

Kontakt:
Prof. Dr. Matthias Beller
Leibniz-Institut für Katalyse e.V.
Albert-Einstein-Str. 29A
18055 Rostock
matthias.beller@catalysis.de
0381 1281 0
oder
Dr. Barbara Heller
barbara.heller@catalysis.de
0381 1281 146

Dr. Barbara Heller | idw
Weitere Informationen:
http://www.catalysis.de

Weitere Berichte zu: Eisen Katalysator LIKAT Metall

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Neuer Impfstoff-Kandidat gegen Malaria erfolgreich in erster klinischer Studie untersucht
25.04.2018 | Universitätsklinikum Heidelberg

nachricht Demographie beeinflusst Brutfürsorge bei Regenpfeifern
25.04.2018 | Max-Planck-Institut für Ornithologie

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: Fraunhofer ISE und teamtechnik bringen leitfähiges Kleben für Siliciumsolarzellen zu Industriereife

Das Kleben der Zellverbinder von Hocheffizienz-Solarzellen im industriellen Maßstab ist laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE und dem Anlagenhersteller teamtechnik marktreif. Als Ergebnis des gemeinsamen Forschungsprojekts »KleVer« ist die Klebetechnologie inzwischen so weit ausgereift, dass sie als alternative Verschaltungstechnologie zum weit verbreiteten Weichlöten angewendet werden kann. Durch die im Vergleich zum Löten wesentlich niedrigeren Prozesstemperaturen können vor allem temperatursensitive Hocheffizienzzellen schonend und materialsparend verschaltet werden.

Dabei ist der Durchsatz in der industriellen Produktion nur geringfügig niedriger als beim Verlöten der Zellen. Die Zuverlässigkeit der Klebeverbindung wurde...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: Innovatives 3D-Druckverfahren für die Raumfahrt

Auf der Hannover Messe 2018 präsentiert die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), wie Astronauten in Zukunft Werkzeug oder Ersatzteile per 3D-Druck in der Schwerelosigkeit selbst herstellen können. So können Gewicht und damit auch Transportkosten für Weltraummissionen deutlich reduziert werden. Besucherinnen und Besucher können das innovative additive Fertigungsverfahren auf der Messe live erleben.

Pulverbasierte additive Fertigung unter Schwerelosigkeit heißt das Projekt, bei dem ein Bauteil durch Aufbringen von Pulverschichten und selektivem...

Im Focus: BAM@Hannover Messe: innovative 3D printing method for space flight

At the Hannover Messe 2018, the Bundesanstalt für Materialforschung und-prüfung (BAM) will show how, in the future, astronauts could produce their own tools or spare parts in zero gravity using 3D printing. This will reduce, weight and transport costs for space missions. Visitors can experience the innovative additive manufacturing process live at the fair.

Powder-based additive manufacturing in zero gravity is the name of the project in which a component is produced by applying metallic powder layers and then...

Im Focus: IWS-Ingenieure formen moderne Alu-Bauteile für zukünftige Flugzeuge

Mit Unterdruck zum Leichtbau-Flugzeug

Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Werkstoff- und Strahltechnik (IWS) in Dresden haben in Kooperation mit Industriepartnern ein innovatives Verfahren...

Im Focus: Moleküle brillant beleuchtet

Physiker des Labors für Attosekundenphysik, der Ludwig-Maximilians-Universität und des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik haben eine leistungsstarke Lichtquelle entwickelt, die ultrakurze Pulse über einen Großteil des mittleren Infrarot-Wellenlängenbereichs generiert. Die Wissenschaftler versprechen sich von dieser Technologie eine Vielzahl von Anwendungen, unter anderem im Bereich der Krebsfrüherkennung.

Moleküle sind die Grundelemente des Lebens. Auch wir Menschen bestehen aus ihnen. Sie steuern unseren Biorhythmus, zeigen aber auch an, wenn dieser erkrankt...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

infernum-Tag 2018: Digitalisierung und Nachhaltigkeit

24.04.2018 | Veranstaltungen

Fraunhofer eröffnet Community zur Entwicklung von Anwendungen und Technologien für die Industrie 4.0

23.04.2018 | Veranstaltungen

Mars Sample Return – Wann kommen die ersten Gesteinsproben vom Roten Planeten?

23.04.2018 | Veranstaltungen

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

Neuer Impfstoff-Kandidat gegen Malaria erfolgreich in erster klinischer Studie untersucht

25.04.2018 | Biowissenschaften Chemie

Erkheimer Ökohaus-Pionier eröffnet neues Musterhaus „Heimat 4.0“

25.04.2018 | Architektur Bauwesen

Fraunhofer ISE und teamtechnik bringen leitfähiges Kleben für Siliciumsolarzellen zu Industriereife

25.04.2018 | Energie und Elektrotechnik

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