Entdeckung der TU Chemnitz könnte bei der Weiterentwicklung industrieller Prozesse helfen.
Katalysatoren sind Stoffe, die chemische Reaktionen auslösen oder beschleunigen, ohne dabei selbst verbraucht zu werden. Aus dem Alltag sind sie kaum wegzudenken – Düngemittel, Kunststoffe, Medikamente, Lebensmittel und Kosmetik sind nur einige Beispiele für Produkte, in deren Herstellungsprozess Katalysatoren verwendet werden. Das wohl bekannteste Einsatzgebiet ist die Abgasreinigung in Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren. Traditionelle Katalysatoren basieren meist auf seltenen und damit teuren Edelmetallen wie Iridium und Rhodium. Weltweit tüfteln Forscher an möglichen Alternativen mit Metallen wie Aluminium oder Gallium, die vergleichsweise häufiger vorkommen und zudem besondere chemische Eigenschaften mit sich bringen können.
Doch bisherige katalytische Konzepte, die für Edelmetalle entwickelt wurden, lassen sich nicht einfach auf andere Elemente anwenden, weiß Prof. Dr. Robert Kretschmer, Inhaber der Professur Anorganische Chemie der Technischen Universität (TU) Chemnitz. Zusammen mit einem Forscherteam hat er nun eine Entdeckung gemacht, die eben solchen neuen Methoden den Weg bereiten könnte. Erstmalig konnte bei einer Gallium-Verbindung eine Reaktion beobachtet werden, die bislang nur für andere Metalle bekannt war. Normalerweise strebe Gallium danach, die Anzahl an Bindungen in einer Reaktion zu erhöhen – an der TU Chemnitz gelang jedoch die Herstellung einer Verbindung, bei der das Metall zum Schluss nur eine einzige Bindung aufweist.
Verbindungen dieser Art seien sehr selten, weltweit könnten nur wenige Arbeitsgruppen derartige Moleküle im Labor „zähmen“, erklärt Kretschmer. Allerdings sei das Galliumatom zwei Kohlenstoffatome weiter gesprungen; eine sogenannte Insertionsreaktion, wie sie in zahlreichen industriellen Prozessen eine wichtige Rolle spielt. Auf dieser Grundlage könnten katalytische Prozesse unter Einsatz neuer Rohstoffe wie Gallium künftig weiterentwickelt werden.
Gallium und die Katalyse der Zukunft: Erst kürzlich berichteten wir über ein anderes neues Katalysatorkonzept, bei dem das Technologiemetall eine zentrale Rolle spielt. Die Herstellung von Ammoniak, einem der wichtigsten Grundstoffe der chemischen Industrie, könnte dadurch umweltfreundlicher werden. Ebenso könnte ein Galliumkatalysator dabei helfen, das Treibhausgas CO2 zu neutralisieren und dadurch zum Klimaschutz beizutragen.
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