{"id":64869,"date":"2019-07-15T07:29:45","date_gmt":"2019-07-15T05:29:45","guid":{"rendered":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/?p=64869"},"modified":"2021-09-09T21:27:52","modified_gmt":"2021-09-09T19:27:52","slug":"graphen-aus-kohlendioxid","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/graphen-aus-kohlendioxid\/","title":{"rendered":"Graphen aus Kohlendioxid"},"content":{"rendered":"
\"2019_090_Graphen<\/a>
Kohlendioxid (rot-schwarz) und Wasserstoff (grau) reagieren auf Kupfer-Palladium Oberfl\u00e4chen katalytisch zum Technologiematerial Graphen (schwarz). (Abbildung: E. Moreno-Pineda, KIT)<\/figcaption><\/figure>\n

Die chemische Verbindung Kohlendioxid kennt die Allgemeinheit als Treibhausgas in der Atmosph\u00e4re und wegen seines klimaerw\u00e4rmenden Effekts. Allerdings kann Kohlendioxid auch ein n\u00fctzlicher Ausgangsstoff f\u00fcr chemische Reaktionen sein. \u00dcber eine solche ungew\u00f6hnliche Einsatzm\u00f6glichkeit berichtet nun eine Arbeitsgruppe des Karlsruher Instituts f\u00fcr Technologie (KIT) in der Fachzeitschrift ChemSusChem. Sie nutzt Kohlendioxid als Ausgangstoff, um das derzeit sehr intensiv untersuchte Technologiematerial Graphen herzustellen.<\/strong> (DOI: 10.1002\/cssc.201901404<\/a>)<\/p>\n

Die Verbrennung fossiler Energietr\u00e4ger wie Kohle und Erd\u00f6l liefert Energie f\u00fcr Strom, W\u00e4rme und Mobilit\u00e4t, aber f\u00fchrt auch zum Anstieg der Kohlendioxidmenge in der Atmosph\u00e4re und damit zur Klimaerw\u00e4rmung. Diese Kausalkette zu durchtrennen, motiviert Wissenschaftler alternative Energietr\u00e4ger zu suchen, aber auch alternative Nutzungsformen f\u00fcr Kohlendioxid. Eine M\u00f6glichkeit k\u00f6nnte sein, das Kohlendioxid als g\u00fcnstigen Ausgangsstoff f\u00fcr die Synthese von Wertstoffen zu sehen und somit in den wirtschaftlichen Verwertungskreislauf \u2013 unter Umst\u00e4nden sogar gewinnbringend \u2013 wiedereinzuf\u00fchren.<\/p>\n

Ein Vorbild daf\u00fcr findet sich in der Natur: Bei der Fotosynthese in den Bl\u00e4ttern von Pflanzen entsteht aus Licht, Wasser und Kohlendioxid wieder Biomasse und der nat\u00fcrliche Stoffkreislauf ist geschlossen. In dem Prozess ist es die Aufgabe des metallbasierten Enzyms RuBisCo, das Kohlendioxid aus der Luft aufzunehmen und f\u00fcr die weiteren chemischen Reaktionen in der Pflanze nutzbar zu machen. Von dieser metallenzymbasierten nat\u00fcrlichen Umwandlung inspiriert stellen nun Forscherinnen und Forscher am KIT einen Prozess vor, in dem das Treibhausgas Kohlendioxid zusammen mit Wasserstoff mit Hilfe von speziell pr\u00e4parierten, katalytisch aktiven Metalloberfl\u00e4chen bei Temperaturen bis zu 1000 Grad Celsius direkt in das Technologiematerial Graphen \u00fcberf\u00fchrt wird.<\/p>\n

Graphen ist die zweidimensionale Form des chemischen Elementes Kohlenstoff, welches interessante elektrische Eigenschaften aufweist und daher f\u00fcr zuk\u00fcnftige, neuartige Elektronikbauteile in Frage kommt. Seine Entdeckung und Handhabbarmachung im Jahre 2004 f\u00fchrte zu weltweiter, intensiver Forschung und brachte den Entdeckern Andre Geim und Konstanin Novoselov 2010 den Nobelpreis f\u00fcr Physik ein. Die beiden nahmen das Graphen h\u00e4ndisch per Klebeband von einem Block Graphit ab.<\/p>\n

Eine Zusammenarbeit mehrerer Arbeitsgruppen am KIT stellt nun in der Fachzeitschrift ChemSusChem eine Methode vor, Graphen mittels einem Metal-Katalysator aus Kohlendioxid und Wasserstoff abzuscheiden. \u201eWenn die Metalloberfl\u00e4che das richtige Verh\u00e4ltnis von Kupfer und Palladium aufweist, findet die Umwandlung von Kohlendioxid zu Graphen direkt in einem einfachen einstufigen Prozess statt\u201c, erkl\u00e4rt der Leiter der Studie, Professor Mario Ruben, vom Arbeitskreis Molekulare Materialien am Institut f\u00fcr Nanotechnologie (INT) und am Institut f\u00fcr Anorganische Chemie (AOC) des KIT. In weiteren Experimenten gelang es den Forschern sogar, das Graphen mit mehreren Schichten Dicke herzustellen, wie es f\u00fcr m\u00f6gliche Anwendungen in Batterien, elektronischen Bauteilen oder Filtermaterialien interessant sein k\u00f6nnte. Das n\u00e4chste Forschungsziel der Arbeitsgruppe ist es nun, aus dem gewonnen Graphen funktionierende elektronische Bauteile zu formen. Kohlenstoffmaterialien wie Graphen und magnetische Molek\u00fcle k\u00f6nnten die Bausteine f\u00fcr zuk\u00fcnftige Quantencomputer sein, die ultraschnelle und energieeffiziente Berechnungen erm\u00f6glichen, aber nicht auf der bin\u00e4ren Logik heutiger Computer fu\u00dfen.<\/p>\n

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Originalpublikation<\/h3>\n

Concepci\u00f3n Molina-Jir\u00f3n, Mohammed Reda Chellali, C. N. Shyam Kumar, Christian K\u00fcbel, Leonardo Velasco, Horst Hahn, Eufemio Moreno-Pineda & Mario Ruben: “Direct Conversion of CO\u2082 to Multi-Layer Graphene using Copper-Palladium Alloys<\/strong>” 2019. DOI: 10.1002\/cssc.201901404<\/a><\/p>\n

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\u00dcber das Karlsruher Institut f\u00fcr Technologie (KIT)<\/h3>\n

Als \u201eDie Forschungsuniversit\u00e4t in der Helmholtz-Gemeinschaft\u201c schafft und vermittelt das KIT Wissen f\u00fcr Gesellschaft und Umwelt. Ziel ist es, zu den globalen Herausforderungen ma\u00dfgebliche Beitr\u00e4ge in den Feldern Energie, Mobilit\u00e4t und Information zu leisten. Dazu arbeiten rund 9.300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auf einer breiten disziplin\u00e4ren Basis in Natur-, Ingenieur-, Wirtschafts- sowie Geistes- und Sozialwissenschaften zusammen. Seine 25.100 Studierenden bereitet das KIT durch ein forschungsorientiertes universit\u00e4res Studium auf verantwortungsvolle Aufgaben in Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft vor. Die Innovationst\u00e4tigkeit am KIT schl\u00e4gt die Br\u00fccke zwischen Erkenntnis und Anwendung zum gesellschaftlichen Nutzen, wirtschaftlichen Wohlstand und Erhalt unserer nat\u00fcrlichen Lebensgrundlagen.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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