Katalysatoren beschleunigen viele chemische Prozesse und eröffnen neue Möglichkeiten der solaren Energienutzung. Trotz ihrer immensen Bedeutung liegt ihre genaue Wirkweise aber oftmals noch im Dunkel. Das gilt auch für Katalysatoren wie Zinkoxid, die schon seit Jahrzehnten in der chemischen Industrie eingesetzt werden.

Eine Forschergruppe aus Karlsruhe, Bochum und München berichtet nun in der Onlineausgabe der Fachzeitschrift Angewandte Chemie über die Steigerung der chemischen Aktivität von Zinkoxid, wenn es in Form dünner Schichten auf eine Kupferfläche aufgetragen wird (DOI: 10.1002/ange.201302315).


Mögliche Anwendungsgebiete neuer, maßgeschneiderter Katalysatoren

Die zwei Atomlagen dicke Schicht Zinkoxid nimmt Elektronen des Kupfers auf und verändert so neben seiner Struktur auch die chemische Wechselwirkung mit Molekülen wie Kohlenmonoxid, CO. „Vielleicht haben wir hier eine Regelknopf gefunden, mit dem wir Katalysatoren noch besser maßschneidern können“, erklärt Christof Wöll vom KIT.

Anwendung finden könnte dies bei der effizienteren Synthese des Grundstoffes Methanol für die chemische Industrie oder die Umwandlung von Sonnenlicht in chemische Energie, indem Kohlendioxid und Wasser z.B. zu Dimethylether umgesetzt werden. Dieses aktuelle Ergebnisse der Grundlagenforschung erzielten die Forscher mittels spektroskopischen Methoden. Einen wesentlichen Beitrag lieferten dabei Computersimulationen, die eine genaue Analyse der Daten ermöglichte.

Im nächsten Schritt wollen die Forscher die katalytische Effizienz der neuen Zinkoxid-Modifikation direkt in Modellreaktoren analysieren.