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15. Mai 2024

Neue Entdeckung enthüllt Schlüsselrolle von Nickel-Ionen im Simons-Prozess

Die bahnbrechende Entdeckung von BAM und FU Berlin ermöglicht die Beeinflussung des Prozesses, was von großer Bedeutung für die chemische Industrie ist

Ansammlungen von Nickel-Ionen bilden einen dunklen Film auf einer Anode. Quelle: BAM
Ansammlungen von Nickel-Ionen bilden einen dunklen Film auf einer Anode. Quelle: BAM

Forscher*innen der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) und der Freien Universität Berlin haben erstmals den genauen Mechanismus des Simons-Prozesses entschlüsselt. Das elektrochemische Verfahren ist von großer Bedeutung für die Herstellung fluororganischer Verbindungen und wird u.a. in der Pharmazie, Agrochemie, Kunststoffherstellung und Elektronik angewandt.

Der Simons-Prozess, benannt nach seinem Entdecker, dem amerikanischen Chemiker Joseph H. Simons, nutzt ein elektrochemisches Verfahren zur Synthese fluororganischer Verbindungen. Durch die Passage von Strom durch eine Elektrolytlösung mit Fluorwasserstoff an einer Anode und einer Kathode entstehen fluorhaltige Ionen, die mit anderen Ionen oder Molekülen in der Lösung reagieren, um die gewünschten fluorhaltigen Verbindungen zu bilden.

Obwohl dieses Verfahren seit über 70 Jahren angewendet wird, blieb der genaue Mechanismus des Simons-Prozesses bislang im Dunkeln. Bekannt war lediglich, dass sich während des Elektrolyseverfahrens auf der Nickel-Anode ein schwarzer Film bildet.

Um diesen Film genauer analysieren zu können, nutzte das interdisziplinäre Forscher*innenteam erstmals die Synchrotronquelle BESSY II am Helmholtz-Zentrum Berlin. Mithilfe einer eigens entwickelten Messzelle war es möglich, In-situ-Messungen an der Anode durchzuführen, wodurch sogar einzelne Atome während der Elektrofluorierung beobachtet werden konnten. Die Untersuchungen enthüllten, dass im Verlauf des Simons-Prozesses Zentren hochvalenter Nickel-Ionen in der schwarzen Schicht entstehen, die entscheidend für den Erfolg der Elektrofluorierung sind.

Diese bahnbrechende Entdeckung ermöglicht es, den Simons-Prozess gezielt zu verbessern und effizienter zu gestalten, was von großer Bedeutung für die chemische Industrie ist. Die Forschungen hierzu wurden im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Sonderforschungsbereichs „Fluor-Spezifische Wechselwirkungen“ durchgeführt.

Weitere Informationen:

  • Paper in Chemical Science
  • Paper in Journal of Chemical Physics about BAMline
  • Sonderforschungsbereich "Fluor-Spezifische Wechselwirkungen" SFB 1349
 

Pressemitteilung der Bun­des­an­stalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) vom 08.05.2024

Außeruniversitäre Forschung Mikrosysteme / Materialien Analytik

Meldungen dazu

  • Dr. Franziska Emmerling und Dr. Björn Meermann von der BAM, Quelle: ©BAM

    DFG verlängert Förderung für gemeinsame Fluorforschung von BAM und fünf Universitäten

    Für die Erforschung weiterer Anwendungsmöglichkeiten bringt der Sonderforschungsbereich die Expertise verschiedener Fachrichtungen zusammen
  • Neuer Sonderforschungs­bereich „Fluor-Spezifische Wechsel­wirkungen: Grundlagen und Anwendungen“

    Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert Sonder­forschungs­bereich an der Freien Universität mit Beteiligung der HU

Verknüpfte Einrichtungen

  • BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung
  • Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, Elektronenspeicherring BESSY II
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