Polyphosphin-Katalysatoren zur CO2-Aktivierung<\/p>\n
Eine ausreichende Energiebereitstellung ist in unserer heutigen Wohlstandsgesellschaft unerl\u00c3\u00a4sslich. Die weltweite Energieproduktion basiert gr\u00c3\u00b6\u00c3\u0178tenteils auf der Verbrennung von fossilen Rohstoffen und ist damit hauptverantwortlich f\u00c3\u00bcr steigenden CO2-Emissionen, die unerw\u00c3\u00bcnschte Klimaeffekte zur Folge haben. Dies f\u00c3\u00bchrt zur intensiven Entwicklung von neuartigen Technologien zur CO2-freien Energieerzeugung. In diesem Kontext ist die elektrochemische Wasserspaltung zur Herstellung von Wasserstoff mit erneuerbaren Energien vielfach diskutiert. Da Wasserstoff kommerziell bei hohen Dr\u00c3\u00bccken und tiefen Temperaturen gespeichert wird, bestehen erhebliche Sicherheitsbedenken f\u00c3\u00bcr dessen Lagerung und Transport. Aus diesem Grund ist die Umwandlung in speicherbare Verbindungen wie Ameisens\u00c3\u00a4ure und Methanol mit CO2 als nachhaltigem Rohstoff ein wichtiger Bestandteil der zuk\u00c3\u00bcnftigen Kreislaufwirtschaft.<\/span><\/span> Diese Konzepte bieten eine Neugestaltung der chemischen Industrie auf Basis von CO2 und H2 als Rohstoffe und bringen somit die beiden Sektoren, Chemie und Energie, enger zusammen. Damit werden Technologien zur Nutzung von CO2 essentiell. In diesem Zusammenhang ist die Entwicklung effizienter Katalysatoren zur Aktivierung von CO2 und dessen selektive Hydrierung zu ausgew\u00c3\u00a4hlten Produkten ma\u00c3\u0178geblich und ein wesentlicher Gegenstand des vorliegenden Vorhabens.<\/span><\/span><\/p>\n Die partielle Hydrierung von CO2 erfolgt \u00c3\u00bcber verschiedene Intermediate. Bei der Umsetzung von CO2 mit einem \u00c3\u201equivalent H2 wird Ameisens\u00c3\u00a4ure gebildet. Diese Reaktion weist eine 100%ige Atomeffizienz auf, wobei katalytische Systeme zur \u00c3\u0153berwindung der kinetischen und thermodynamischen Barrieren entwickelt werden m\u00c3\u00bcssen. Die Reduktion mit einem weiteren Molek\u00c3\u00bcl H2 ergibt Formaldehyd und Wasser als Nebenprodukt. Hier besteht die Herausforderung darin, die hohe Affinit\u00c3\u00a4t von Aldehyden f\u00c3\u00bcr weitere Reduktionsschritte zu unterdr\u00c3\u00bccken. In der weiteren Hydrierung wird durch Aktivierung mit drei \u00c3\u201equivalenten H2 und der C=O-Bindungsspaltung Methanol gebildet. Ausgehend von diesen C1-Verbindungen k\u00c3\u00b6nnen komplexere Molek\u00c3\u00bcle \u00c3\u00bcber die Kupplung von CO2 mit anderen Substraten erschlossen werden. Carbons\u00c3\u00a4uren und deren Derivate weisen denselben Reduktionsgrad wie Ameisens\u00c3\u00a4ure auf und die Bildung von neuen C-Heteroatom-Bindungen wie in Methylaminen basiert auf dem Reduktionsgrad von Methanol. <\/span><\/span>In der Entwicklung von neuartigen Konzepten zur <\/span><\/span>effizienten <\/span><\/span>Nutzung von CO2 als chemischen Rohstoff<\/span><\/span> f\u00c3\u00bcr die Synthesen von bedeutenden Plattformchemikalien und Treibstoffen<\/span><\/span>, stellt die <\/span><\/span>Hydrierung eine nachhaltige und umweltfreundliche Alternative dar. Unter Vermeidung von CO, hohen Temperaturen und dem Einsatz von fossilen Rohstoffen zeigt die Hydrierung vielversprechende Vorteile im Vergleich zu konventionellen Syntheserouten. <\/span><\/span><\/p>\n Im Fokus dieser Arbeit steht die Katalysatorentwicklung sowie die Systemoptimierung zur selektiven Hydrierung von CO2 zu ausgew\u00c3\u00a4hlten C1-Bausteinen an festen, molekularen Katalysatoren auf Phosphin-Basis. Der Schwerpunkt des Projektes liegt auf den Produkten Ameisens\u00c3\u00a4ure und Methanol, wobei auch weitere Produkte wie Formaldehyd, Methylamine sowie Carbons\u00c3\u00a4uren und deren Derivate synthetisiert werden sollen. Insbesondere f\u00c3\u00bcr Ameisens\u00c3\u00a4ure ist ein integriertes System zur Wasserstoffspeicherung vielversprechend. Zudem sollen weitere funktionelle, por\u00c3\u00b6se Tr\u00c3\u00a4germaterialien f\u00c3\u00bcr die Immobilisierung molekularer Katalysatoren entwickelt werden. Diese Strukturvielfalt erm\u00c3\u00b6glicht es Katalysatoren zur Aktivierung von CO2 und milden Reaktionsbedingungen ma\u00c3\u0178zuschneidern und dabei die Vorteile von homogener und heterogener Katalyse zu vereinen.<\/span><\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Polyphosphin-Katalysatoren zur CO2-Aktivierung Eine ausreichende Energiebereitstellung ist in unserer heutigen Wohlstandsgesellschaft unerl\u00c3\u00a4sslich. 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