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Wie sich hartnäckige Schadstoffe im Wasser einfach und kostengünstig abbauen lassen, haben Chemiker der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU) herausgefunden. Dafür benötigen die Forscher lediglich eine grüne LED-Leuchte, einen Katalysator und Vitamin C. So können sie eine spezielle Art von Elektronen herstellen, die die Schadstoffe im Wasser zuverlässig zerlegen. Bisher waren dafür komplexe Lasersysteme nötig. Die Studie wurde kürzlich in der internationalen Fachzeitschrift "Angewandte Chemie" veröffentlicht.
In der Photochemie arbeiten Forscher an der Frage, wie sich mit Licht chemische Reaktionen starten lassen. "Die Idee ist, dass das Licht in ein Molekül eindringt und dort eine Reaktion auslöst", sagt Chemiker Prof. Dr. Martin Goez von der MLU, dessen Arbeitsgruppe das neue Verfahren entwickelt hat. Von besonderem Interesse sind dabei Elektronen, die durch die Lichtenergie aus ihrer Molekülverbindung im Vitamin C gelöst werden und dann frei im Wasser vorliegen. "Diese sogenannten hydratisierten Elektronen sind extrem reaktionsfreudig und können zum Beispiel dabei helfen Schadstoffe abzubauen. Der Vorteil gegenüber anderen Stoffen ist, dass die Elektronen nach der Reaktion vollständig verschwunden sind, also keine schädlichen Reste zurücklassen", so Goez weiter. Diese speziellen Elektronen können sogar mit sehr stabilen Stoffen reagieren und diese in ihre einzelnen Bestandteile zerlegen.
Bisher waren teure und komplexe Hochleistungslaser nötig, um diese Art der Elektronen zu erzeugen. Der Einsatz der Anlagen ist auch an strenge Sicherheitsvorkehrungen geknüpft. Die neue Entwicklung der halleschen Chemiker ist dagegen deutlich einfacher und kostengünstiger: "Unser System besteht aus einer handelsüblichen grünen Leuchtdiode, Spuren eines Metallkomplexes als Katalysator und Vitamin C. Dieses Verfahren können Studierende zum Beispiel schon im Anfängerpraktikum umsetzen", sagt der Chemiker Goez. Die Arbeitsgruppe testete die neue Methode an der Chloressigsäure, einer extrem giftigen und sehr stabilen Substanz. Mit ihrem System konnten die Forscher die Verbindung in ihre unschädlichen Bestandteile zerlegen. Dabei zeigte sich, dass die kostengünstige Alternative der Hallenser genauso viele Elektronen erzeugen konnte wie ein Hochleistungslaser.
Die Entwicklung der Arbeitsgruppe an der MLU eignet sich nicht nur dazu, um etwa schädliche Chloride oder Fluoride abzubauen. Der Ansatz lässt sich auf viele weitere photochemische Reaktionen übertragen, die mit anderen Mitteln nur schwer in Gang zu setzen sind.
Zur Publikation:
R. Naumann, F. Lehmann, M. Goez, Generating Hydrated Electrons for Chemical Syntheses by Using a Green Light-Emitting Diode (LED). Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 1078. DOI: 10.1002/anie.201711692
Merkmale dieser Pressemitteilung:
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Chemie
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