Graphen aus Kohlendioxid
Katalytisch aktive Metalloberfläche ermöglicht Umwandlung in einstufigem Prozess.
Die Verbrennung fossiler Energieträger führt zum Anstieg der Kohlendioxidmenge in der Atmosphäre und damit zur Klimaerwärmung. Diese Kausalkette zu durchtrennen, motiviert Wissenschaftler alternative Energieträger zu suchen, aber auch alternative Nutzungsformen für Kohlendioxid. Eine Möglichkeit könnte sein, das Kohlendioxid als günstigen Ausgangsstoff für die Synthese von Wertstoffen zu sehen und somit in den wirtschaftlichen Verwertungskreislauf – unter Umständen sogar gewinnbringend – wiedereinzuführen.
Ein Vorbild dafür findet sich in der Natur: Bei der Photosynthese entsteht aus Licht, Wasser und Kohlendioxid wieder Biomasse und der natürliche Stoffkreislauf ist geschlossen. In dem Prozess ist es die Aufgabe eines metallbasierten Enzyms, das Kohlendioxid aus der Luft aufzunehmen und für die weiteren chemischen Reaktionen in der Pflanze nutzbar zu machen. Von dieser metallenzymbasierten natürlichen Umwandlung inspiriert stellen Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie jetzt einen Prozess vor, in dem Kohlendioxid zusammen mit Wasserstoff mit Hilfe von speziell präparierten, katalytisch aktiven Metalloberflächen bei Temperaturen bis zu tausend Grad Celsius direkt in Graphen überführt wird.
„Wenn die Metalloberfläche das richtige Verhältnis von Kupfer und Palladium aufweist, findet die Umwandlung von Kohlendioxid zu Graphen direkt in einem einfachen einstufigen Prozess statt“, erklärt Mario Ruben vom KIT. In weiteren Experimenten gelang es den Forschern sogar, das Graphen mit mehreren Schichten Dicke herzustellen, wie es für mögliche Anwendungen in Batterien, elektronischen Bauteilen oder Filtermaterialien interessant sein könnte. Das nächste Forschungsziel der Arbeitsgruppe ist es nun, aus dem gewonnen Graphen funktionierende elektronische Bauteile zu formen.
KIT / RK
Weitere Infos
- Originalveröffentlichung
C. Molina-Jirón et al.: Direct Conversion of CO2 to Multi‐Layer Graphene using Cu–Pd Alloys, ChemSusChem, online 11. Juni 2019; DOI: 10.1002/cssc.201901404 - Molekulare Materialien (M. Rubens) , Institut für Nanotechnologie, Karlsruher Institut für Technologie
