Neue Katalysatoren für die Kohlendioxidreduktion
In seinem vierten Sachstandsbericht stellt der Zwischenstaatliche Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) fest, dass der beobachtete Anstieg der anthropogenen Treibhausgaskonzentrationen vermutlich für die globale Erwärmung verantwortlich ist. Insbesondere die Verbrennung fossiler Brennstoffe scheint eine der Hauptursachen für den Anstieg der globalen Durchschnittstemperatur zu sein. Von den potenziellen erneuerbaren Energiequellen ist die Sonne die größte. Photo- oder Elektrokatalyse von CO2 bietet neue Wege zur Herstellung von chemischen Energieträgern als Alternative zu fossilen Brennstoffen. Das EU-finanzierte Projekt "A new approach to electrocatalytic CO2 reduction based on supramolecular, dinucleating catalysts" (CO2REDUCTDINUCLEAT) hat neue Liganden - Moleküle, die an ein zentrales Metallatom binden - und Übergangsmetalle für Koordinierungszentren synthetisiert und auf ihre Reaktivität mit CO2 hin getestet. Anfänglich schufen die Wissenschaftler eine neue Familie von Liganden, von denen einige die Fähigkeit besitzen, Bimetall- oder mehrmetallische Komplexe zu erzeugen. Danach richteten sich die Bemühungen auf die Untersuchung der Reaktivität der Koordinationskomplexe mit bestimmten chemischen Verbindungen. So gelangten die Wissenschaftler zu einer anorganischen Verbindung - Kupferhydrid -, die mit CO2 reagiert, so dass sie Formiat-Derivate ableiten konnten. Durch die Einführung einer anderen chemischen Verbindung - Silan - konnte dieser Prozess katalytisch gemacht werden. Das Team bewertete eine Vielzahl von Reaktionsbedingungen wie etwa Lösungsmittel, Temperatur und Katalysatorbelastung für drei verschiedene Silan-Derivate, was eine bemerkenswerte Produktausbeute von fast 95% ergab. CO2REDUCTDINUCLEAT erzeugte verschiedene Komplexe auf der Basis eines Naphthyridin-Skeletts, von denen einige eine außerordentliche Fähigkeit zur Aktivierung von CO2 aufwiesen. Die Umwandlung von CO2 zu reduzierten chemischen Spezies mit elektrischer Energie - elektrochemische Reduktion - stellt einen möglichen Weg zur Herstellung von Kraftstoffen mit CO2 als Rohstoff dar. Die neuen im Rahmen des Projekts synthetisierten Komplexe sollen bei der Katalyse dieses Prozesses helfen und gleichzeitig klimaneutrale Energiequellen bereitstellen.
Schlüsselbegriffe
Katalysatoren, Kohlendioxidreduktion, Koordinationskomplexe, Solarenergieträger
