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Prof. Dr. Beatriz Roldán Cuenya von der Ruhr-Universität Bochum (RUB) erhält einen der renommierten Consolidator Grants vom Europäischen Forschungsrat (ERC). Die Förderung beläuft sich auf zwei Millionen Euro für fünf Jahre. Die Wissenschaftlerin strebt an, mit den Mitteln neue Einblicke in die katalytischen Fähigkeiten von Nanopartikeln zu gewinnen, insbesondere wie sich Größe, Form und chemischer Zustand der Partikel während einer katalytischen Reaktion ändern.

Winzige Metallpartikel, gerade einmal 1 bis 50 Nanometer groß, können als Katalysatoren für verschiedene Reaktionen dienen. Mehrere Parameter beeinflussen die katalytische Aktivität der Nanopartikel: ihre Größe und Form, das Trägermaterial, an das die Partikel gebunden sind, die Umgebung sowie der chemische Zustand der Partikel, also zum Beispiel ob sie als reines Metall oder als Oxid vorliegen.

Katalysatoren für das CO₂-Recycling

Die Rolle der Partikelform ist bislang kaum verstanden; hinzu kommt, dass die oben genannten Parameter sich gegenseitig beeinflussen. Beatriz Roldán Cuenya möchte im Detail verstehen, wie die geometrischen und elektronischen Eigenschaften der Nanopartikel deren katalytische Aktivität bestimmen. Das würde es ermöglichen, gezielt Katalysatoren mit bestmöglicher Effizienz zu designen.

Die Bochumer Forschung im Rahmen des ERC-Grants konzentriert sich dabei auf Katalysatoren für zwei chemische Reaktionen, die Kohlendioxid in nützliche Substanzen umwandeln. Dabei verwenden die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den gleichen Katalysator für zwei sehr unterschiedliche Arten von Reaktion: Die erste findet in der Gas-Phase bei hohem Druck statt (Reduktion von Kohlendioxid mit Wasserstoff), die zweite in der flüssigen Phase (elektrochemische Reduktion von Kohlendioxid). Ziel ist es, die Effizienz dieser Reaktionen zu steigern, zum Beispiel indem die Menge an unerwünschten Nebenprodukten reduziert wird.

„Die Ergebnisse sollen neue Wege eröffnen, um das Klimagas CO₂ direkt in wertvolle Chemikalien und Brennstoffe umzuwandeln, zum Beispiel Methanol, Ethanol, Propanol, Methan oder Ethylen“, sagt Roldán Cuenya, Leiterin des Lehrstuhls für Festkörperphysik und Mitglied im Exzellenzcluster Resolv.