Erstmals mit Details: Wie giftiges Kohlenmonoxid am Katalysator zu Kohlendioxid verbrennt
Die Abbildung illustriert eine Momentaufnahme während der Reaktion von CO zu CO2, wie sie nun erstmals am SLAC gelungen ist. © SLAC National Accelerator Laboratory
Ein internationales Forschungsteam hat erstmals die flüchtigen Zwischenstufen beobachtet, die sich bilden, wenn Kohlenmonoxid auf einer heißen Ruthenium-Oberfläche, einem einfachen Katalysator, oxidiert. Sie nutzten dafür ultrakurze Röntgenblitze und Laserpulse am SLAC National Accelerator Laboratory, Menlo Park, Kalifornien. Dabei erhitzte ein Laserblitz zunächst die Ruthenium-Oberfläche und aktivierte so die absorbierten Kohlenmonoxid-Moleküle und Sauerstoff-Atome. Über Röntgenabsorptionsspektroskopie konnte das Team dann ermitteln, wie sich die elektronische Struktur der Sauerstoffatome veränderte, während sie mit Kohlenstoff-Atomen Bindungen anbahnten. Die beobachteten Übergangszustände stimmen mit quantenchemischen Berechnungen gut überein.
Überraschend war jedoch, wie viele Reaktionspartner in einen Übergangszustand aktiviert wurden – und ebenso überraschend war die Entdeckung, dass nur ein kleiner Bruchteil davon anschließend tatsächlich stabile CO2-Moleküle bildet. „Es ist so, als wenn man Murmeln einen Berg hochschießt und die meisten, die es bis oben geschafft haben, rollen einfach wieder auf der gleichen Seite herunter“, sagt Anders Nilsson, Professor am SLAC/Stanford SUNCAT Center for Interface Science and Catalysis und an der Stockholm University, der das Forschungsprojekt geleitet hat.
Ein Team vom Institut für Methoden und Instrumentierung für Forschung mit Synchrotronstrahlung am Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) hat zu diesem Forschungsprojekt am SLAC beigetragen. Die fruchtbare Zusammenarbeit wurde durch die Volkswagen-Stiftung sowie das Helmholtz Virtual Institute “Dynamic Pathways in Multidimensional Landscapes” ermöglicht. „Diese Ergebnisse helfen uns, eine entscheidende Reaktion an einem Katalysator zu verstehen, die auch für den Umweltschutz sehr wichtig ist“, erklärt HZB-Physiker Martin Beye.
Zur ausführlichen Presseinfo auf der SLAC-Website
Referenz: H. Öström et al., Science, 12 February 2015 (10.1126/science.1261747)
- MXene als Wasserstoff-Speicher: Auf die Diffusionsprozesse kommt es anFür die Speicherung von Wasserstoff sind 2D-Materialien wie MXene von großem Interesse. Ein Experte aus dem HZB hat die Diffusion von Wasserstoff in MXene mittels Dichtefunktionaltheorie untersucht. Die Modellierungen liefern Einblicke in die wichtigsten Diffusionsmechanismen und die Wechselwirkung von Wasserstoff mit Ti3C2 MXene und liefern eine belastbare Grundlage für experimentelle Untersuchungen.
- Forschung ganz nah! Die Lange Nacht der Wissenschaften am HZBAm 28. Juni ist es wieder so weit: Die Lange der Wissenschaften findet von 17 - 0 Uhr in Berlin und auch in Adlershof statt. Werfen Sie einen Blick hinter die Kulissen unserer spannenden Forschung!
- HZB und National University Kyiv-Mohyla-Akademie starten Zusammenarbeit im Bereich Energie und KlimaDas Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH (HZB) und die Nationale Universität „Kiew-Mohyla-Akademie“ (NaUKMA) haben eine Absichtserklärung (Memorandum of Understanding, MoU) unterzeichnet. Das MoU dient als Ausgangspunkt für gemeinsame Forschung, akademischen Austausch und Kapazitätsaufbau zwischen den beiden Institutionen. Es werden Maßnahmen zur Einrichtung des Joint Research and Policy Laboratory an der NaUKMA in Kiew ergriffen. Ziel des künftigen Labors ist die gemeinsame Entwicklung von Forschung und Politikanalysen mit Schwerpunkt auf den Energie- und Klimaaspekten der EU-Integration der Ukraine.