Geowissenschaftler tunen Minerale für Katalyse und Stofftrennung

23.10.2012 - Deutschland

Krustig, igelförmig oder in kleinen Würfeln – Zeolith-Minerale kommen in der Natur in den verschiedensten Formen daher. Geowissenschaftler der Ruhr-Universität erforschen die natürlich vorkommenden Minerale und synthetisieren dann im Labor neue Varianten mit ganz besonderen Eigenschaften. Die Produkte nutzt die Industrie zum Beispiel als Katalysatoren oder zur Stofftrennung.

Porenform und Poreninhalt nach Belieben

Zeolithe haben ein starres Silicatgerüst mit Poren, in denen sich verschiedene Gastmoleküle einnisten können. Genau in diesem Aufbau liegt das Geheimnis für die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten. Forscher können die Porenform und den Poreninhalt nach ihren Wünschen gestalten und dem Zeolith so bestimmte chemische Eigenschaften verleihen, etwa ein saures Milieu einstellen. Das RUB-Team aus der Arbeitsgruppe Kristallchemie um Prof. Dr. Hermann Gies und Dr. Bernd Marler entschlüsselt, wie Zeolithe unter natürlichen Bedingungen entstehen, und leitet daraus neue Strategien für die Synthese im Labor ab. Speziell arbeiten die Bochumer daran, dreidimensionale Zeolith-Gerüste aus zweidimensional vernetzten sogenannten Schichtsilicaten aufzubauen.

Energiesparende Molekularsiebe basteln

Hat das RUB-Team ein Schichtsilicat ins Auge gefasst, untersucht es mittels Kristallanalyse, ob sich daraus ein dreidimensionales Netz mit einer interessanten Porenform basteln lässt. Auf diese Weise entstand zum Beispiel der Zeolith RUB-41. Im Vergleich zu anderen Zeolith-Typen hat er ungewöhnliche kanalförmige Poren. Damit eignet er sich ideal dazu, aus einem Gemisch bestimmte kleine Kohlenwasserstoffe zu filtern, aus denen die Industrie Polymere herstellt. Das gleiche Resultat kann man zwar auch durch Destillation erzielen, aber durch den Molekularsieb-Effekt von RUB-41 geht es energiesparender: Wie bei einem Küchensieb nutzt man die Tatsache, dass bestimmte Stoffe einfach nicht durch die Poren eines Zeolithen passen. In Zusammenarbeit mit verschiedenen Industriepartnern haben die Forscher aus der AG Kristallchemie inzwischen auch weitere Anwendungen für RUB-41 gefunden, zum Beispiel in der Katalyse.

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