Schwefelfreies Benzin findet eine immer größere Verbreitung, und nur so kann die Bildung von Schwefeloxiden in den Verbrennungsgasen vermieden werden. Doch um dem Treibstoff die schädlichen Verbindungen zu entziehen, muss eine komplexe chemische Reaktion an einem Katalysator erfolgen. Dänische Wissenschaftler beobachteten nun mit einem Rastertunnelmikroskop die katalytischen Abläufe auf atomarer Ebene. Mithilfe aus diesen Untersuchungen resultierender Erkenntnisse könnte sich die Ausbeute dieser Reaktion in Zukunft effektiv erhöhen, berichtet der Fachdienst “Nanotechweb.org”.
“Durch das ganze letzte Jahrhundert wurden Katalysatoren kostspielig im “Trial-and-Error”-Verfahren entwickelt”, sagt Jeppe Lauritsen von der dänischen Universität Aarhus. Zusammen mit dem Katalysator-Unternehmen Haldor Topsøe stellten die Wissenschaftler einen katalytisch wirkenden, regelmäßig dreieckigen Nanocluster aus Molybdändisulfid-Molekülen (MoS2) her. Unter einem Rastertunnelmikroskop verfolgten sie eine Reaktion, bei der schwefelhaltige Thiophen-Moleküle, ein typischer Erdöl-Bestandteil, mit Wasserstoff ihr Schwefelatom über den Katalysator abgaben. “Wir fanden eine Adsorption von Thiophen in der Nähe der Ecken des Nanoclusters”, sagt Lauritsen.
Mit diesem Einblick in die atomaren Abläufe einer Katalyse-Reaktion gewinnen die Forscher eine wesentliche Einsicht, um die Effizienz industriell angewandter Katalysatoren zu steigern. Obwohl schon länger die Bedeutung winziger Molekülhaufen, so genannter Cluster, bei Katalyse-Reaktionen vermutet wurde, liefern diese direkten Beobachtungen schließlich wissenschaftliche Beweise.
So wissen die Forscher nun, dass nicht nur eine Vergrößerung der reaktiven Oberfläche eines Katalysators, sondern auch die kantige Struktur der enthaltenen Nanocluster eine wesentlich Rolle für die Ausbeute dieser Reaktion eine Rolle spielt. Haldor Topsøe hofft nun, einen Katalysator basierend auf dieser Nanotechnologie bauen zu können, der die Entschwefelung von Treibstoffen aus Erdöl noch kostengünstiger gestalten ließe.
Jan Oliver Löfken
