ChemieRUBIN: Fahnder ermitteln in Sachen Methanolkatalyse

12.12.2003 - (idw) Ruhr-Universität Bochum

Methanol, schon heute einer der wichtigsten Grundstoffe der chemischen Industrie und als Treibstoff der Zukunft sehr begehrt, wird seit fast 100 Jahren mit Hilfe von Katalysatoren hergestellt. Das klappt prima - aber noch weiß man nicht genau, wie. RUB-Forscher aus der Technischen Chemie machen sich auf die Suche nach den an der Katalyse beteiligten Stoffen. Einer der Hauptverdächtigen: Zinkoxid.

Bochum, 11.12.2003
Nr. 383

Fahnder ermitteln in Sachen Methanolkatalyse
Verdacht bestätigt: Zinkoxid ist mehr als ein Trittbrettfahrer
ChemieRUBIN erschienen

Methanol, schon heute einer der wichtigsten Grundstoffe der chemischen Industrie und als Treibstoff der Zukunft sehr begehrt, wird seit fast 100 Jahren mit Hilfe von Katalysatoren hergestellt. Das klappt prima - aber noch weiß man nicht genau, wie. RUB-Forscher aus der Technischen Chemie machen sich mit kriminalistischem Spürsinn auf die Suche nach den an der Katalyse beteiligten Stoffen. Einer der Hauptverdächtigen: Zinkoxid. Anders als bisher vermutet, ist es nicht bloß Trägermaterial, sondern eifriger Helfer. Über ihre Funde aus der Oberflächenanalytik berichten Dr. Renate Seidel, Prof. Dr. Martin Muhler und Prof. Dr. Wolfgang Grünert in der aktuellen Sonderausgabe des RUB-Wissenschaftsmagazins ChemieRUBIN.

Beitrag mit Bildern im Internet

ChemieRUBIN mit Abbildungen zum Herunterladen finden Sie auch im Internet unter http://www.rub.de/rubin/chemierubin

Was genau passiert wo am Katalysator?

Mehr als 30 Mio. Tonnen Methanol werden weltweit jährlich hergestellt. Synthesegas, das aus Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid besteht und aus Erdgas gewonnen wird, wird dazu unter Druck und Hitze mit Hilfe eines Katalysators zu Methanol umgesetzt. Seit 1966 sind Katalysatoren aus Kupfer, Zinkoxid und Aluminiumoxid im Einsatz. An seiner Oberfläche können Moleküle andocken und z. B. kurz parken, so dass energetisch günstige Reaktionswege offen stehen, die ohne Katalysator unmöglich wären. Bisher blieben bei der Methanolsynthese allerdings wichtige Fragen offen: Wo auf der Oberfläche findet die Katalyse statt? Worauf beruhen die Synergieeffekte zwischen Kupfer und Zinkoxid?

Zinkpartikel belegen "Parkplätze"

Diesen Fragen gehen die Forscher mit unterschiedlichen Methoden auf den Grund. So beobachten sie zunächst die katalytische Aktivität der einzelnen Komponenten in Abwesenheit der anderen und betrachten dann im Vergleich den kombinierten Katalysator. Beide Materialien sind auch allein aktiv, aber erst gemeinsam stark: Die Forscher fanden heraus, dass beim Kupfer/Zinkoxidkatalysator Zinkoxidpartikel aus dem Kristall heraus auf die Kupferoberfläche wandern und dort "Parkplätze" belegen, die sonst für Wasserstoff frei wären. Diese Wechselwirkung zwischen dem früher nur als Trägermaterial betrachteten Zinkoxid und dem Kupfer steigert die katalytische Aktivität erheblich, indem sie die Anlagerung von Wasserstoff an Kohlendioxid beschleunigt.

Bezug des Magazins

ChemieRUBIN ist in der RUB-Fakultät für Chemie (Tel. 0234/32-24732) zum Preis von 5 Euro erhältlich. Weitere Themen in ChemieRUBIN: Vom Molekül zum Material: Die Kunst der Anorganischen Synthese; Programmierbare biomolekulare Nanokonstrukte: Molekulare Kopiermaschinen; Temperatur formt Moleküle - Von der Ameisensäure zur Doppelhelix; Wasser - mehr als ein Lösungsmittel: Das Eis ist heiß; Wie Moleküle an Oberflächen haften: Im chemischen Gang die Wände entlang; Photochemische Reaktionen im virtuellen Labor: Vom Lichtblitz zum Lichtblick; Robotersystem sucht Stickstoffmonoxid-Antagonisten: Sag NO zum Überleben!; Mit High-Tech-Werkzeugen Proteinen auf der Spur: Gegen Malaria und Tumore.

Weitere Informationen

Dr. Renate Seidel, Prof. Dr. Martin Muhler, Prof. Dr. Wolfgang Grünert, Technische Chemie der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-27693/-28754/-22088, E-Mail: Renate.seidel@rub.de, muhler@techem.rub.de, w.gruenert@techem.rub.de