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Montag, den 20. Januar 2025 um 04:03 Uhr

Forschungsteam findet neues Material für die Entnahme von Kohlendioxid aus Luft und Abgasen

Klimaexperten betonen, dass zur Bewältigung der Klimakrise nicht nur der Ausstoß von Kohlendioxid reduziert, sondern das Gas auch direkt aus der Luft und Abgasen gefiltert werden muss. Wissenschaftler*innen entwickeln dafür „Direct Air Capture“-Technologien und suchen geeignete Materialien, die CO2 gut adsorbieren und bei Temperaturerhöhung wieder freigeben können. Ein internationales Forschungsteam, dem Prof. Dr. Joachim Sauer von der Humboldt-Universität zu Berlin angehört, hat die chemische Synthese des Materials COF-999 erfolgreich durchgeführt. Dieses organische Gerüstmaterial (Covalent Organic Framework – COF) enthält Polyamine in seinen Poren, die für die Adsorption von CO2-Molekülen verantwortlich sind.

„Das Besondere ist, dass das Material nicht nur eine sehr hohe Aufnahmekapazität für CO2 hat, sondern dass diese in Anwesenheit von Wasser sogar mehrfach höher ist. Wasser, das immer in der Umgebungsluft und Abgasen enthalten ist, stört hier nicht, sondern hat überraschenderweise einen äußerst positiven Effekt“, sagt Sauer, renommierter Quantenchemiker und Senior Researcher am Institut für Chemie der Humboldt-Universität.

Funktionsweise des Materials durch quantenchemische Berechnungen aufgeklärt

Joachim Sauer war im Forschungsteam für die quantenchemische Analyse der Wirkungsweise des Materials COF-999 auf atomarer Ebene verantwortlich. Die experimentellen Erkenntnisse allein reichten nicht aus, um die genaue Position der Amingruppen in der porösen Struktur zu bestimmen, an die CO2-Moleküle andocken. Daher wurde zunächst ein Strukturmodell entwickelt, das mit den experimentellen Ergebnissen übereinstimmt. Im zweiten Schritt wurde berechnet, wie stark CO2 an die verschiedenen Amingruppen in unterschiedlichen Positionen gebunden wird und wie sich diese Bindung in Anwesenheit von Wassermolekülen verändert.

Prof. Dr. Joachim Sauer: „Unsere quantenchemischen Rechnungen sind unverzichtbar, weil das atomare Verständnis der Funktionsweise die Basis für die Entwicklung weiter verbesserter Materialien ist. Daran arbeiten wir zurzeit mit unseren Partnern an der UC Berkeley und der Universität Chicago.“


Den Artikel finden Sie unter:

https://www.hu-berlin.de/de/pr/nachrichten/januar-2025/nr-25116-2

Quelle: Humboldt-Universität zu Berlin (01/2025)


Publikation:
Z.Zhou, T. Ma, H. Zhang, S. Chheda, H. Li, K. Wang, S. Ehrling, R. Giovine, C. Li, A.H. Alawadhi, M.M. Abduljawad, M.O. Alawad, L. Gagliardi, J. Sauer,* O.M. Yaghi,* Carbon dioxide capture from open air using covalent organic frameworks, Nature 635 (2024) 96-101: https://www.nature.com/articles/s41586-024-08080-x

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