14. Oktober 2024
Ein Team des PSI hat herausgefunden, wo genau die chemische Reaktion in Katalysatoren aus der Klasse der Zeolithe geschieht. Das ist deshalb bedeutsam, weil sich mit diesem Wissen die Herstellung von Katalysatoren entsprechend steuern lässt, heisst es in einer Mitteilung des PSI. Dies wird es erlauben, deren Funktionsweise weiter zu verbessern.
Die eisenhaltigen Zeolith-Katalysatoren werden von Chemieunternehmen wie CASALE aus Lugano eingesetzt, um Stickstoffmonoxid (NO) und Distickstoffmonoxid (N2O) aus industrieller Abluft zu entfernen. Beide Gase entstehen etwa bei der Herstellung von Düngemitteln und sind für den Menschen giftig. Ausserdem ist NO eine der Ursachen für sauren Regen. Und ein Molekül des Lachgases N2O trägt 300-mal stärker zum Treibhauseffekt bei als ein Molekül CO2.
CASALE kontaktierte das PSI, „weil sie die Funktionsweise ihrer Stickoxid-Katalysatoren besser verstehen wollten“, berichtet Davide Ferri. Er ist am Center for Energy and Environmental Sciences Leiter der Forschungsgruppe Angewandte Katalyse und Spektroskopie. Dabei galt es zu klären, welche der zahlreichen Eisenspezies im Katalysator für die chemische Umwandlung und somit die Beseitigung der Stickoxide verantwortlich sind.
Dafür führten die Forschenden drei Untersuchungen durch: eine sogenannte Röntgenabsorptionsspektroskopie an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz am PSI, in Zusammenarbeit mit der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich eine Elektronenspinresonanz und wieder am PSI eine Infrarotspektroskopie. Zusammen belegten sie die Funktion einer ganz bestimmte Konstellation einzelner Eisenatome. „Nur in dieser Konstellation sehen wir Beiträge des Eisens zur chemischen Beseitigung der beiden Gase“, fasst Filippo Buttignol zusammen. Er ist Erstautor dieser Studie. ce/mm
