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Eisenoxid – auch als Rost bekannt – hilft bei der Herstellung wichtiger Amine

29.11.2013
Wissenschaftler vom Rostocker Leibniz-Institut für Katalyse (LIKAT) stellen in der jüngsten Ausgabe des renommierten Fachjournals „SCIENCE“ neue Katalysatoren zur Gewinnung einer großen Anzahl verschiedener aromatischer Amine auf Basis von modifiziertem Eisenoxid (einer Art Rost) vor.

Durch den Einsatz dieses neuen einfachen Eisenkatalysators sind so Amine, von denen insgesamt jährlich über 4 Millionen Tonnen weltweit Absatz finden, energiesparend, umweltfreundlich und preiswert erhältlich.


Grafische Nachbildung der Katalysatoroberfläche – Rost auf einem grafitstrukturierten Kohle-Träger von einigen Stickstoffmolekülen umgeben.

Werbeagentur Piehl / LIKAT

Aromatische Aminderivate (Aniline) werden jährlich in der Regel unter Zuhilfenahme teurer Edelmetallkatalysatoren wie Palladium, Rhodium, Ruthenium oder Iridium in großen Mengen produziert. Aromatische Amine sind wichtig für die Herstellung von Lacken und Farben, auch in Agrochemikalien, in der pharmazeutischen Industrie und in Polymeren spielen diese Amine eine sehr wichtige Rolle. Sie stellen Zwischenprodukte dar, die auf vielfältigste Art weiter „veredelt“ werden.

Die Forschungsarbeiten, um einen umweltfreundlichen und preiswerten Zugang zu einer derart wichtigen Gruppe an Chemikalien aufzufinden, wurden in Rostock von einem internationalen Forscherteam durchgeführt. Das überraschende Ergebnis: Eisenoxid, umgangssprachlich auch als Rost bezeichnet, als Basis eines Katalysators beschleunigt die gewünschte Reaktion. Das ist sehr interessant für Wissenschaft und Wirtschaft. Matthias Beller, Leiter des Teams und Direktor des Leibniz-Instituts für Katalyse, stellt folgende Aspekte heraus:

„Im Zeitalter immer knapper werdender Ressourcen ist eine solche Synthese in doppelter Hinsicht wichtig: Das Eisen, das hier als Beschleuniger arbeitet, ist das am häufigsten auf unserer Erde vorkommende Metall. Dieser sehr preiswerte Stoff wiederum unterstützt die Erzeugung von Zwischenprodukten, die sehr wichtig für die Herstellung einer großen Vielzahl von Produkten unseres täglichen Bedarfs sind.“

Die Forscher vom LIKAT in Rostock verwenden zur Herstellung des neuartigen Katalysators für die Synthese der aromatischen Amine ein käufliches Eisensalz. Ein Gemisch aus Eisensalz und einem Liganden – so werden Moleküle bezeichnet, die das Metallatom (hier das Eisen) umgeben - wird auf einen grafitstrukturierten Kohle-Träger gegeben und auf 800°C erhitzt.

Der so gebildete Katalysator – ein Eisenoxid, also Rost auf einem Kohleträger umgeben mit einzelnen Stickstoffatomen - kann nun zur Umwandlung einer großen Vielzahl verschiedenster Nitroaromaten durch Zugabe von Wasserstoff in die gewünschten aromatischen Amin-Derivate eingesetzt werden. Wichtig dabei ist außerdem die bis dato einzigartige Anwendungsbreite des gefundenen katalytischen Systems. Das Forschungsteam stellt in über 80 Beispielen die Nutzbarkeit vor.

Für eine zukünftige kommerzielle Nutzung des Katalysatorsystems ein enorm wichtiger Aspekt. Eine erste Kooperation mit der Evonik Industries AG, einem der international führenden Chemieunternehmen, zur Nutzung der neuartigen Katalysatoren wurde 2013 gestartet.

Hintergrundinformationen:

Das Leibniz-Institut für Katalyse (LIKAT Rostock) ist das größte europäische Forschungsinstitut im Bereich der Erforschung und Entwicklung von Katalysatoren sowie von katalytischen Verfahren und Technologien. Hauptziele der wissenschaftlichen Arbeiten sind die Gewinnung neuer Erkenntnisse in der Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Katalyse und deren Anwendung bis hin zur technischen Umsetzung.

Das Leibniz-Institut für Katalyse ist Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Die Leibniz-Gemeinschaft verbindet 86 selbständige Forschungseinrichtungen. Deren Ausrichtung reicht von den Natur-, Ingenieur- und Umweltwissenschaften über die Wirtschafts-, Raum- und Sozialwissenschaften bis zu den Geisteswissenschaften. Leibniz-Institute bearbeiten gesellschaftlich, ökonomisch und ökologisch relevante Fragestellungen. Sie betreiben erkenntnis- und anwendungsorientierte Grundlagenforschung. Sie unterhalten wissenschaftliche Infrastrukturen und bieten forschungsbasierte Dienstleistungen an. Die Leibniz-Gemeinschaft setzt Schwerpunkte im Wissenstransfer in Richtung Politik, Wissenschaft, Wirtschaft und Öffentlichkeit. Leibniz-Institute pflegen intensive Kooperationen mit den Hochschulen - u.a. in Form der Wissenschaftscampi -, mit der Industrie und anderen Partnern im In- und Ausland. Sie unterliegen einem maßstabsetzenden transparenten und unabhängigen Begutachtungsverfahren. Aufgrund ihrer gesamtstaatlichen Bedeutung fördern Bund und Länder die Institute der Leibniz-Gemeinschaft gemeinsam. Die Leibniz-Institute beschäftigen rund 16.500 Personen, darunter 7.700 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Der Gesamtetat der Institute liegt bei 1,4 Milliarden Euro.

Weitere Informationen:
Dr. Barbara Heller 0381 1281 146 oder 0162 177 5013  barbara.heller@catalysis.de

Dr. Barbara Heller | idw
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