Ozon-Fänger

Poröses Eisenoxid-Material entfernt Ozon aus der Luft.

Ozon (O3) ist ein gefährlicher Luftschadstoff, der Atemwege und Augen reizt und Kopfschmerzen verursacht. Es entsteht, wenn Stickoxide aus Abgasen unter Einwirkung von UV-Strahlung ein Sauerstoffatom freisetzen, das sich mit einem Sauerstoffmolekül (O2) zu einem Ozonmolekül (O3) verbindet. Auch Geräte, wie Fotokopierer und Laserdrucker, setzen Ozon frei. Ein Team um Thomas Mathew und Kenichirou Suzuki von Toyota Central R&D Labs (Japan) stellt nun ein eisenoxidhaltiges Material vor, das den Weg zu einer neuen Generation von Ozonfiltern eröffnen könnte.

Abb.: Die große Zahl ungesättigter Fe-Oberflächenzentren macht hochporöses Zwei-Banden-Ferrihydrit zu einem effektiven Fänger von O3, das an drei- (links) wie auch vierfach koordinierte Zentren adsorbieren kann (rechts). (Bild: Wiley-VCH)

Die meisten Geräte sind inzwischen mit Filtern ausgestattet, die Ozon umwandeln. In Flugzeugen sind Ozonfilter unabdingbar, denn Ozon kommt in Flughöhe in hoher Konzentration vor und gelangt ins Kabineninnere. Bisherige Materialien zur Eliminierung von Ozon haben eine Reihe von Nachteilen, manche benötigen organische Additive, andere kommen nicht ohne teure Metalle aus, einige sind alles andere als umweltfreundlich und die meisten nicht flexibel genug für einen breiten Einsatz in verschiedenen Anwendungen.

Anders sieht das für den von dem japanischen Team entwickelten Ozon-Fänger aus – dem sogenannten Zwei-Banden-Ferrihydrit. Das hochporöse Material besteht aus aggregierten Nanokristallen und verdankt seinen Namen der Röntgenbeugung, bei der es zwei Banden zeigt. Im Vergleich zu anderen eisenoxidischen Mineralen hat es einen besonders hohen Anteil an ungesättigten, reaktiven Eisenzentren auf seiner Oberfläche. Sie haben weniger Sauerstoffatome in ihrer nächsten Nähe als die Eisenatome im Innern des Minerals. Solche isolierten Eisenoxid-Einheiten absorbieren Ozon besonders gut. An das Eisen gebunden, spaltet sich das Ozon in ein Sauerstoffmolekül und ein hochreaktives Sauerstoffatom, das mit einem zweiten Sauerstoffatom zu O2 reagieren kann. Das neue Material könnte herkömmliche Ozonfilter in Geräten und Flugzeugen ersetzen. Ein weiteres Anwendungsfeld wären Belüftungssysteme und Klimaanlagen für Häuser und Büros.

GDCh / MH