Verbesserte Photokatalysatoren für den selektiven NOx-Abbau

Projekt-Highlight 2017 der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF)

Ein schwerwiegendes Problem der heutigen Zeit ist die Verschmutzung der Luft durch Stickoxide und anderer schädlichen Verbindungen, wie Ozon oder flüchtige organische Verbindungen (engl. volatile organic compounds, VOCs). Der Hauptanteil dieser Schadstoffe stammt dabei aus anthropogenen Quellen. Mit der Richtlinie 2008/50/EG führte die Europäische Union strikte Grenzwerte ein mit dem Ziel die Luftqualität deutlich zu verbessern. Daraufhin wurden verschiedene Maßnahmen ergriffen, um diese Zielwerte einzuhalten. Allerdings wird der jährliche Maximalwert von 40 µg/m³ NO₂ bis heute in den meisten deutschen Städten deutlich überschritten. Daher stellt die aktive Reduktion der schädlichen Substanzen in der Luft unabhängig von ihrer Quellen einen neuen und hoffnungsvollen Ansatz dar, um die Luftqualität in Zukunft deutlich zu verbessern. NO und NO₂ können dabei auf der Oberfläche eines Photokatalysators in harmloses Nitrat umgewandelt werden, wenn dieser mit Sonnenlicht beschienen wird. Das gebildete Nitrat wird im Anschluss durch den Regen abgewaschen.

Als Maß für die Güte eines Photokatalysators dient bisher ausschließlich dessen Vermögen NO bzw. NO_x abzubauen. Dabei findet aber keine Differenzierung zwischen den verschiedenen Abbauprodukten trotz ihrer unterschiedlichen Toxizität statt. Wird während eines photokatalytischen Oxidationstests auch die Menge des entstehenden NO₂ gemessen, wird deutlich, dass dessen Freisetzung ein kritisches Problem darstellt. Zusätzlich ist das Verhalten von Ozon in Kombination mit Photokatalysatoren nahezu unbekannt. Ziel des Projektes ist es daher die Selektivität der Reaktion durch den Einsatz von Co-Katalysatoren deutlich zu verbessern und den Einfluss von Ozon während der Photokatalyse zu klären.

Das IGF-Vorhaben Nr. 1815210 der Forschungsvereinigung DECHEMA e.V., Theodor-Heuss-Allee 25, 60486 Frankfurt am Main wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.