Das Spannungsverhältnis zwischen Aktivität und Stabilität in der MOF-Katalyse

Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Jia Min Chin und ihrer Arbeitsgruppe an der Universität Wien hat einen Kommentar in Nature Sustainability veröffentlicht, der sich mit einer zentralen Herausforderung der Katalyse durch metallorganische Gerüstverbindungen (Metal–Organic Frameworks, MOFs) befasst: dem Spannungsverhältnis zwischen hoher katalytischer Aktivität und langfristiger Stabilität.

MOFs ermöglichen eine außergewöhnlich präzise Kontrolle über die Katalysatorstruktur und eröffnen damit neue Möglichkeiten für die Entwicklung effizienter katalytischer Prozesse. Gleichzeitig können die reaktiven Zentren, die für ihre hohe Leistungsfähigkeit verantwortlich sind, die Materialien unter realistischen Betriebsbedingungen wie Hitze, Redox-Stress, Lichteinwirkung oder elektrochemischem Bias anfällig für Abbauprozesse machen. 

In ihrem Beitrag argumentieren die Autor*innen, dass MOF-Katalysatoren künftig stärker unter realistischen Einsatzbedingungen bewertet werden sollten. Neben der katalytischen Aktivität müssten dabei auch Faktoren wie Langzeitstabilität, Regenerierbarkeit, Skalierbarkeit und der Ressourcenaufwand über den gesamten Lebenszyklus berücksichtigt werden.

Der Kommentar entstand in Zusammenarbeit von Forschenden der Universität Wien, des Max-Planck-Instituts für Kohlenforschung und der Universität Leiden und vereint Expertise aus den Bereichen heterogene Katalyse, metallorganischen Gerüstverbindungen und nachhaltiges Katalysatordesign.

Das Team zeigt auf, dass ein fundiertes Verständnis der Stabilität von MOFs entscheidend sein kann, um diese vielversprechende Materialklasse von erfolgreichen Labordemonstrationen hin zu langlebigen und ressourceneffizienten Technologien für eine nachhaltige Chemie weiterzuentwickeln.