Neuartige Legierung aus fünf Materialien konvertiert CO2 zu Treibstoff

Der Umgang mit CO2, spezifisch die Bindung desselben oder sein Entzug aus der Atmosphäre, ist eines der großen Themen unserer Zeit. Forscher der Washington University in St. Louis haben nun eine neue Legierung entwickelt, die aus fünf Materialien besteht und als Katalysator fungieren kann, um CO2 in Treibstoff umzuwandeln.

Neues Material als Katalysator

Die meisten Legierungen bestehen aus zwei verschiedenen Metallen. Die zweidimensionale Legierung, die die Forscher der Washington University in St. Louis entwickelt haben, besteht dagegen aus fünf verschiedenen Metallen und fällt unter eine Materialklasse namens „transition metal dichalcogenides“ (TMDCs). Wie der Name bereits impliziert, bestehen Materialien aus dieser Klasse aus Übergangsmaterialien und Chalkogenen. Extrem dünne Schichten aus TMDCs haben in der Vergangenheit ein vielversprechendes Potential zur Anwendung in diversen elektronischen und optischen Geräten gezeigt. Die Forscher hinter der neuen Legierung wollten jedoch wissen, ob derartige Materialien sich auch als Katalysatoren für chemische Reaktionen eignen.

Der Gedanke dahinter ist, dass Reaktionen auf der Oberfläche eines Katalysators stattfinden und Materialien mit einer großen Oberfläche deshalb besonders effiziente Katalysatoren sein können. Da TMDCs als Schichten mit einer Dicke von nur wenigen Nanometern produziert werden können, sind sie quasi nichts anderes als Oberfläche.

Computermodelle identifizieren eren besten Kandidaten

Um die zahlreichen möglichen Kombinationen von Übergangsmaterialien und Chalkogenen nicht experimentell durchprobieren zu müssen, schufen die Forscher Computermodelle, mit deren Hilfe sie herausfinden konnten, welche Kombinationen sich als Katalysator eignen. Schließlich entschieden sie sich für eine Legierung, die aus insgesamt fünf Materialien besteht: Molibdän, Wolfram, Vanadium, Niob und Tantal. Als Chalkogen kommt Schwefel zum Einsatz.

„The question was, ‘Could we even synthesize a TMDC alloy that had that many components? And will they improve the reduction of CO2 into CO?“, so John Cavin, einer der Autoren der Studie.

Hohe Effizienz als Katalysator

Nachdem die Forscher sich unter Einsatz der Computermodelle für den vielversprechendsten Kandidaten entschieden haben, sandten sie ihre Daten an die University of Illinois, wo die Legierung synthetisiert wurde. In anschließenden Tests stellte sich heraus, dass das Material mit hoher Effizienz CO2 in Kohlenstoffmonoxid umwandeln konnte.

Die Legierung könnte somit zum Einsatz kommen, um das Treibhausgas CO2 in nutzbare Kohlenwasserstoff-Treibstoffe umzuwandeln. Nach Angaben der Forscher könnte die Legierung sowie die vier anderen vielversprechendsten Materialien, die in den Computerberechnungen identifiziert werden konnten, noch andere nützliche Eigenschaften aufweisen, die bisher noch nicht entdeckt wurden.

via Washington University in St. Louis