Jacobs University Forscher entdecken neue Klasse von heterogenen Katalysatoren auf Edelmetallbasis

Forscher der Jacobs University entdecken eine neue Klasse von heterogenen Katalysatoren auf Edelmetallbasis. Jacobs University Bremen

Edelmetalle wie Palladium sind wohl die allgegenwärtigsten Katalysatoren in der modernen organischen synthetischen Chemie. In 2010 wurde der Chemie Nobel Preis für solche Forschungsarbeiten vergeben (Heck, Negishi, Suzuki).

Reaktionen mit Palladium-basierten Katalysatoren sind wichtige Werkzeuge in verschiedenen Prozessen von industrieller Bedeutung, wie z.B. der Synthese von Agrochemikalien, Naturprodukten, Pharmazeutika und hochoktanigem Benzin.

Diese breite Anwendung hat mit der einzigartigen Fähigkeit von Palladium (entweder in +2 oder 0 Oxidationsstufen) zu tun als effizienter Katalysator in verschiedenen organischen Reaktionen zu agieren.

Die Wirksamkeit dieser katalytischen Reaktionen kann jedoch durch Faktoren wie (i) Instabilität der Katalysatoren aufgrund von Auswaschen oder (ii) schlechte Recyclingfähigkeit und somit Rückgewinnung der Katalysatoren stark beeinträchtigt werden.

So haben Forscher aus der ganzen Welt in den letzten Jahrzehnten intensiv an der Entwicklung von neuartigen, besseren Palladium-basierten Katalysatormaterialien gearbeitet.

Die Forschungsgruppe von Ulrich Kortz, Experte für die Synthese von mehrkernigen Metall-Oxo-Clustern (sogenannte Polyoxometalate oder POMs), machte dabei 2008 eine entscheidende Entdeckung, als sie eine Strategie zur Isolierung des ersten diskreten, edelmetallhaltigen POM in wässrigem Medium entwickelte.

Dieses Polyoxopalladat (oder POP) mit der Kernformel [Pd13O8(AsO4)8H6]8- ebnete den Weg für eine ganze Familie (aktuell ca. 70) POPs in unterschiedlicher Größe, Form und Zusammensetzung.

Diese hochreaktiven POPs liefern auch ein neues Verständnis für den Mechanismus der edelmetallbasierten Molekülkatalyse. Es ist jedoch schwierig, lösliche (homogene) Katalysatoren von den Reaktionsprodukten zu trennen und daher zieht die chemische Industrie in der Regel unlösliche (heterogene) Katalysatoren mit einer großen Oberfläche vor.

Vor diesem Hintergrund entwickelten Prof. Kortz und seine Mitarbeiter Dr. Saurav Bhattacharya und Dr. Wassim W. Ayass eine Strategie, bei der sie extern modifizierte diskrete POPs als Bausteine für den Aufbau eines starren und katalytisch aktiven Gerüstmaterials, einem sogenannten Metal-Organic Framework (MOF) verwenden konnten.

MOFs sind eine wichtige Materialklasse, die sich durch geordnete periodische Netzwerke von molekularen Komponenten (Metallionen oder Cluster) auszeichnet, die durch organische Gruppen (Linker) dreidimensional miteinander verbunden sind, was zu einer stabilen Gerüststruktur mit zugänglichen Hohlräumen oder Poren führt. Dies lässt sich mit dem Skelett eines Fachwerkhauses vergleichen, wo die Eckpfosten (Metallionen oder Cluster) durch Querbalken (starre organische Linker) in Position gehalten werden und die Wohnräume im Inneren den Poren des MOF entsprechen.

Mithilfe dieser Strategie ist es Saurav Bhattacharya jetzt gelungen, ein solches molekulares Haus zu konstruieren durch die erstmalige Synthese eines stabilen POP-basierten MOF-Materials (POP-MOF). Wassim Ayass war beteiligt bei den Studien der heterogenen katalytischen Aktivität in mikrowellenunterstützten Suzuki-Miyaura C–C Kupplungsreaktionen.

Das Team hat eine gute Stabilität sowie Recyclingfähigkeit des Katalysators nachgewiesen. Der Name des neuen Materials (JUB-1) ist angelehnt an den Standort der Erfindung, der Jacobs University Bremen (JUB). An der Charakterisierung von JUB-1 waren auch ein weiteres Forschungslabor der JUB (Prof. V. Wagner, Physik) beteiligt, sowie Forschungsteams der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg und der Technischen Universität München. Die Ergebnisse der Forschungsarbeit sind jetzt im renommierten Journal of the American Chemical Society veröffentlicht worden.

Für weitere Informationen:
https://www.jacobs-university.de
https://www.facebook.com/jacobs.university
https://www.youtube.com/user/JacobsUni
https://twitter.com/jacobs_bremen
https://www.instagram.com/jacobsuniversity
https://www.weibo.com/jacobsuniversity

Heiko Lammers | Jacobs University Bremen gGmbH
Corporate Communications & Public Relations
h.lammers@jacobs-university.de | Tel.: +49 421 200-4532

Commercial registry: Amtsgericht Bremen, HRB 18117
President / Chairman of the Executive Board (Vorsitzender der Geschäftsführung): Prof. Dr. Michael Hülsmann
Managing Director (Geschäftsführer): Dr. Michael Dubbert
Chairman of the Board of Governors (Aufsichtsratsvorsitzender): Prof. Dr. Antonio Loprieno

Ulrich Kortz | Professor für Chemie
u.kortz@jacobs-university.de | Tel.: +49 421 200-3235

Discovery of Polyoxo-Noble-Metalate-Based Metal-Organic Frameworks
Bhattacharya, S.; Ayass, W. W.; Taffa, D. H.; Schneemann, A.; Semrau, A. L.; Wannapaiboon, S.; Altmann, P. J.; Pöthig, A.; Nisar, T.; Balster, T.; Burtch, N. C.; Wagner, V.; Fischer, R. A.; Wark, M.; Kortz, U.
J. Am. Chem. Soc. 2019, DOI: 10.1021/jacs.8b13397
[https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b13397]

Media Contact

Heiko Lammers idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Informationen:

http://www.jacobs-university.de/

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie

Der innovations-report bietet im Bereich der "Life Sciences" Berichte und Artikel über Anwendungen und wissenschaftliche Erkenntnisse der modernen Biologie, der Chemie und der Humanmedizin.

Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Bakteriologie, Biochemie, Bionik, Bioinformatik, Biophysik, Biotechnologie, Genetik, Geobotanik, Humanbiologie, Meeresbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Zoologie, Bioanorganische Chemie, Mikrochemie und Umweltchemie.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreiben Sie einen Kommentar

Neueste Beiträge

Nachhaltigkeit für marine Räume

Die Forschungsmission „Schutz und nachhaltige Nutzung mariner Räume“ der Deutschen Allianz Meeresforschung (DAM) untersucht Auswirkungen von Nutzung und Wirkung von Schutzkonzepten für Meer und Küste. Zwei Pilotvorhaben und fünf Verbundprojekte…

Angriff auf das Zellskelett des Malaria-Parasiten

Forschenden des IRI Life Sciences der Humboldt-Universität reinigen und charakterisieren Tubulin, einen Einzelbaustein des parasitären Zellskeletts – ein wichtiger Schritt bei der Suche nach neuen Malaria-Medikamenten. Malaria ist eine der…

LKW-Flotten möglichst emissionsarm betreiben

Software für Fuhrparkmanager… Der Navigationssoftwarekonzern HERE übernimmt ein Software-Tool der Migros, das diese gemeinsam mit der Empa entwickelt hat und macht dieses weltweit verfügbar. Mit dem Tool lassen sich die…

Partner & Förderer