Eine Prise Eisen

FAU-Forschungsteam stellt neuen, nachhaltigeren Katalysator für die Hydrierung her

Die Hydrierung von Katalysatoren ist eine der wichtigsten industriellen Prozesse in der Herstellung von Bulk- und Feinchemikalien. Dabei wird Wasserstoff an andere chemische Elemente oder Verbindungen gebunden. Bisher basieren die Katalysatoren auf teuren und oftmals schädlichen Edelmetallen wir beispielsweise Platin. Der Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Sjoerd Harder vom Lehrstuhl für Anorganische und Metallorganische Chemie der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) ist es nun gelungen, eine neue Klasse von Katalysatoren für die Hydrierung herzustellen: Der neue Hybrid-Katalysator ist eine Mischung aus Eisen und Barium, zwei Metalle die relativ häufig in der Natur vorkommen.

Mit kleinsten Katalysatormengen ist es dem FAU-Team gelungen, sterisch gehinderte Doppelbindungen und sogar aromatische Verbindungen extrem effizient zu hydrieren. „Durch das Mischen der beiden Metalle Barium und Eisen steigt die Katalyse-Aktivität mit einem Faktor von mindestens 1000 an“, sagt FAU-Chemiker Dr. Christian Färber, Erstautor der Studie: „Benzol wurde innerhalb kürzester Zeit vollständig zu Cyclohexan umgesetzt: Statt einer Reaktionszeit von drei Tagen mit Barium alleine braucht man nur noch 30 Minuten mit der Barium-Eisen-Kombination – und das mit viel weniger Katalysator!“ Sjoerd und sein Team fanden zudem heraus, dass die Zugabe von Eisen auch weitaus besser verfügbare Metalle wie Magnesium oder Kalzium zu hochaktiven Hydrierungskatalysatoren macht. Dadurch könnten zukünftig kostengünstigere und umweltverträglichere Katalysatoren hergestellt werden. „Was diese Katalysatoren besonders macht, ist, dass sie sehr nachhaltig sind: Weil Eisen magnetisch ist, kann der Katalysator einfach mit einem Magneten abgetrennt und ohne Aktivitätsverlust wieder neu verwendet werden“, ergänzt Sjoerd Harder.

Ihre Ergebnisse haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler in Nature Communications veröffentlicht: https://doi.org/10.1038/s41467-022-30840-4

Weitere Informationen:

Prof. Dr. Sjoerd Harder
Lehrstuhl für Anorganische und Metallorganische Chemie
sjoerd.harder@fau.de