Schematische Darstellung einer Ladungsübertragung an Hybridmaterialien: Die anorganischen Bausteine in den Nanokohlenstoffen verbessern den Transport elektrischer Ladung und somit die photokatalytische Leistung. Foto: WWU/Dominik Eder
Münster (upm), 22. Februar 2013
Brennstoff aus Wasser als eine Energiequelle der Zukunft zu gewinnen – das ist ein Ziel vieler Forscher. Doch dafür ist es nötig, das Wasser zunächst in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zu zerlegen – und das kostet wiederum Energie. Wird die Sonne bei der Aufspaltung als Energiequelle genutzt, wächst die Kraftstoff-Ausbeute – und zwar umso mehr, je besser Katalysatoren die Sonnenstrahlung verwerten. Das jüngst gestartete internationale Projekt "Carinhyph" entwickelt besonders geeignete Materialien für diesen Zweck. Die Europäische Kommission unterstützt das Vorhaben mit insgesamt 2,88 Millionen Euro. Maßgeblich beteiligt ist die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Dominik Eder vom Institut für Physikalische Chemie der Universität Münster, die 430.000 Euro erhält.
Die Abkürzung "Carinhyph" steht für den englischen Titel "Bottom-up fabrication of nano carbon-inorganic hybrid materials for photocatalytic hydrogen production". Das bedeutet: Die Wissenschaftler wollen eine neue Generation sogenannter Photokatalysatoren herstellen. Katalysatoren sind "Moderatoren", die eine chemische Reaktion steuern und erleichtern. Photokatalysatoren lenken Reaktionen, die die nötige Energie aus dem Sonnenlicht beziehen.
Die Forscher kombinieren nun Nano-Kohlenstoffe mit anorganischen Halbleiter-Nanoteilchen. So entstehen neue Hybridmaterialien mit einzigartigen Synergieeffekten – die anorganischen Nanoteilchen im Kohlenstoffgerüst verbessern die Leistung der Katalysatoren. "So können wir die photokatalytischen Eigenschaften für die Spaltung von Wasser in Sauerstoff und den 'Hauptakteur' Wasserstoff als Energieträger der Zukunft deutlich verbessern", betont Dominik Eder. Außerdem könnten diese Katalysatoren auch für weitere wichtige Anwendungen wie die Aufbereitung von Luft- und Wasser eingesetzt werden. So könnten beispielsweise Abwässer photokatalytisch von Bakterien, Lösungsmitteln, Bioziden oder Medikamentenrückständen befreit werden, die auf herkömmliche Weise nicht vollständig entfernt werden können.
Die Arbeitsgruppe um Chemiker Dominik Eder gehört zu den ersten Gruppen, die diese neuartigen Funktionsmaterialien vor einigen Jahren entwickelten und somit eine wichtige Pionierarbeit leisteten. Innerhalb des neuen Forschungsprojektes wird die münstersche Gruppe eine zentrale Rolle einnehmen – einerseits bei der Herstellung der Photokatalysatoren, andererseits bei der Charakterisierung und Auswertung ihrer Materialeigenschaften.
Dominik Eder hat das auf drei Jahre angelegte Forschungsprojekt initiiert und leitet es nun gemeinsam mit Dr. Juan Vitaela vom Madrid Institute for Advanced Studies (Spanien). Beteiligt sind zudem Forscher der Universität Erlangen-Nürnberg, der Universität Cambridge (Großbritannien), dem National Interuniversity Consortium of Materials Science and Technology (Italien), der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Schweiz) sowie zwei Industriepartner. Das Projekt wird durch das 7. Forschungsrahmenprogramm der Europäischen Union finanziert.
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