{"id":117756,"date":"2022-10-28T07:37:00","date_gmt":"2022-10-28T05:37:00","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=117756"},"modified":"2022-10-27T17:19:00","modified_gmt":"2022-10-27T15:19:00","slug":"brennstoff-aus-treibhausgas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/brennstoff-aus-treibhausgas\/","title":{"rendered":"Brennstoff aus Treibhausgas"},"content":{"rendered":"\n

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\u00a9 Wiley-VCH<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

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Ein Schritt in Richtung CO2<\/sub>-Neutralit\u00e4t und damit zur Abmilderung des Treibhauseffekts sowie der Energiekrise k\u00f6nnte die Umwandlung von CO2<\/sub> in Kohlenwasserstoff-basierte Brennstoffe wie Methan sein \u2013 angetrieben durch Sonnenlicht. In der Zeitschrift Angewandte Chemie<\/em> stellt ein chinesisches Forschungsteam einen geeigneten, sehr effektiven Photokatalysator auf Basis vereinzelter Goldatome vor.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die photokatalytische Umwandlung von CO2<\/sub> l\u00e4uft \u00fcber eine Reihe von Prozessen, bei denen Elektronen \u00fcbertragen werden. Dabei k\u00f6nnen verschiedenen Produkten entstehen, u.a. Kohlenmonoxid (CO), Methanol (CH3<\/sub>OH), Methan (CH4<\/sub>) sowie weitere Kohlenwasserstoffe. Acht Elektronen m\u00fcssen f\u00fcr den Weg von CO2<\/sub> zu CH4<\/sub> transferiert werden \u2013 mehr als f\u00fcr andere C1-Produkte. Methan als Endprodukt ist zwar thermodynamisch bevorzugt, aber die Konkurrenzreaktion zu CO etwa ben\u00f6tigt nur zwei Elektronen und l\u00e4uft viel schneller ab, ist also kinetisch bevorzugt. Eine effektive und selektive Methanisierung ist daher besonders herausfordernd.<\/p>\n\n\n\n

Das Team um Hefeng Cheng von der Shandong University in Jinan hat jetzt einen praktikablen Ansatz entwickelt, um CO2<\/sub> mittels Sonnenenergie effizient in Methan zu verwandeln. Schl\u00fcssel zum Erfolg ist ein neuartiger Katalysator mit einzelnen Goldatomen. Da Goldatome bei konventionellen Pr\u00e4parationsmethoden aggregieren, entwickelte das Team eine neue Strategie \u00fcber einen Komplex-Austausch zur Herstellung des Katalysators.<\/p>\n\n\n\n

Einzelatom-Katalysatoren verhalten sich aufgrund ihrer besonderen elektronischen Strukturen anders als herk\u00f6mmliche Metall-Nanopartikel. Auf einem geeigneten Tr\u00e4germaterial fixiert sind zudem quasi alle einzelnen Atome als katalytisch aktive Zentren zug\u00e4nglich. Bei diesem neuen Katalysator sind einzelne Goldatome auf einer ultrad\u00fcnnen Zink-Indium-Sulfid-Nanoschicht verankert und mit nur je zwei Schwefelatomen koordiniert. Unter Sonnenlicht zeigte sich der Katalysator sehr aktiv bei einer Methan-Selektivit\u00e4t von 77%.<\/p>\n\n\n\n

\u00dcber den Autor <\/h3>\n\n\n\n

Dr. Hefeng Cheng ist Professor am State Key Laboratory of Crystal Materials der Shandong University. Seine Forschungen konzentrieren sich haupts\u00e4chlich auf die Konstruktion von Defekten in der Halbleiter-Photokatalyse f\u00fcr das Energy Harvesting und die Umwandlung von Sonnenenergie, z.B. durch Wasserspaltung und Reduktion von CO2<\/sub>.<\/p>\n\n\n\n

Ein Photosensibilisator (ein Ruthenium-Komplex) absorbiert Licht, wird angeregt und nimmt ein Elektron auf, das von einem Elektronen-Donor (Triethanolamin) zur Verf\u00fcgung gestellt wird, und gibt es an den Katalysator weiter. Die einzelnen Goldatome auf der Oberfl\u00e4che des Tr\u00e4germaterials agieren als \u201eElektronenpumpen\u201c: Sie fangen die Elektronen wesentlich effektiver ein als z.B. Gold-Nanopartikel und \u00fcbertragen sie dann auf CO2<\/sub>-Molek\u00fcle und Intermediate.<\/p>\n\n\n\n

Detaillierte Charakterisierungen und Computerberechnungen ergaben, dass der Katalysator die CO2<\/sub>-Molek\u00fcle zudem deutlich st\u00e4rker als Gold-Nanopartikel aktiviert, die angeregte *CO-Zwischenstufe st\u00e4rker adsorbiert, die Energiebarriere f\u00fcr die Bindung von Wasserstoffionen senkt und die angeregte *CH3<\/sub>-Zwischenstufe stabilisiert. So kann sich bevorzugt CH4<\/sub> bilden, w\u00e4hrend die Freisetzung von CO minimiert wird.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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