Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Goldige Pärchen

19.01.2010
Katalytische Dimere aus Goldatomen machen Ethylen aus Methan

Ethylen (Ethen, CH2=CH2) ist einer der wichtigsten Ausgangsstoffe für die chemische Industrie, vor allem für die Herstellung von Kunststoffen wie Polyethylen und Polystyrol. Ethylen wird derzeit durch Steamcracken von Erdölfraktionen hergestellt.

Eine interessante Alternative könnte die Gewinnung von Ethylen aus Methan (CH4) darstellen. Denn während die Erdölvorräte langsam zur Neige gehen, ist Methan noch immer in riesigen Erdgas-Lagerstätten vorhanden. Das Problem: Die Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen in Methan sind nur sehr schwer zu spalten. Um den Methan-Kohlenstoff dazu zu bringen, Bindungen mit ihresgleichen einzugehen, sind daher extreme Bedingungen nötig.

Außerdem entsteht ein Produktgemisch. Wissenschaftler um Thorsten M. Bernhardt von der Universität Ulm und Uzi Landman vom Georgia Institute of Technology (Atlanta, USA) haben jetzt einen Ansatz gefunden, wie sich Methan selektiv und bei niedrigen Drücken und Temperaturen zu Ethylen umsetzen lässt: Freie Golddimere katalysieren diese Reaktion, wie die Forscher in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten.

"Die Methanaktivierung, das heißt das 'Knacken' von C-H-Bindungen, ist ein sehr komplexer Prozess," erklären die Wissenschaftler, "der zunächst auf molekularer Ebene geklärt werden muss, bevor sich praxistaugliche katalytische Prozesse entwickeln lassen." Um dies zu erforschen, führte das Team Experimente mit verschiedenen katalytischen Metallclustern (Anhäufungen weniger Metallatome) als Modellsystemen durch. Bei Tests mit Partikeln aus wenigen Goldatomen stellten sie fest, dass einfach positiv geladene Teilchen aus zwei Goldatomen (Au2+) in der Gasphase Methan selektiv zu Ethylen umsetzen können.

Anhand von Experimenten, bei denen Zwischenstufen der Reaktion "eingefangen" wurden, sowie Modellrechnungen waren die Wissenschaftler in der Lage, einen Reaktionsmechanismus für diesen katalytischen Zyklus zu formulieren. Vereinfacht dargestellt läuft er so: Je ein Goldatom des Golddimers bindet je ein Methanmolekül. Unter Abspaltung von Wasserstoff bilden die beiden Kohlenstoffatome der Methanmoleküle eine Einfach-Bindung untereinander aus. Diese Ethylen-Vorstufe bleibt zunächst an eines der Goldatome gebunden. Das nun freie Goldatom bindet ein frisches Methanmolekül. Im letzten Schritt verdrängt ein weiteres Methanmolekül die Ethylen-Vorstufe von ihrem Platz am Goldatom, Ethylen wird freigesetzt. Und der Reaktionszyklus kann von Neuem beginnen.

"Sowohl die Aktivierung der Kohlenstoff-Wasserstoff-Bindungen des Methans als auch die anschließende Abspaltung des Ethylenmoleküls erfordern ein kooperatives Zusammenwirken mehrerer an das Golddimer gebundener Moleküle," erläutern Bernhardt und Landman weitere Details des Mechanismus. "Unsere Erkenntnisse sind nicht nur von grundlegendem, sondern auch von möglichem praktischem Interesse."

Angewandte Chemie: Presseinfo 03/2010

Autor: Thorsten M. Bernhardt, Universität Ulm (Germany), http://www.uni-ulm.de/iok/bernhardt/

Angewandte Chemie 2010, 122, No. 5, 993-996, Permalink: http://dx.doi.org/10.1002/ange.200905643

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69495 Weinheim, Germany

Dr. Renate Hoer | idw
Weitere Informationen:
http://presse.angewandte.de
http://www.uni-ulm.de/iok/bernhardt/
http://dx.doi.org/10.1002/ange.200905643

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen
09.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Wolkenbildung: Wie Feldspat als Gefrierkeim wirkt
09.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

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: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie