Titan als Schlüssel für nachhaltige Katalysen

Katalysatoren sind ein Herzstück der chemischen Forschung und Industrie. Für die Herstellung von Medikamenten, Kunststoffen oder Treibstoffen sind sie unverzichtbar: Sie beschleunigen Reaktionen, ohne dabei selbst verbraucht zu werden. Ohne sie würden viele Prozesse nur sehr langsam oder gar nicht ablaufen.

In der Polymerchemie sind Katalysatoren auf Basis des Metalls Titan breit im Einsatz. Sie ermöglichen dort zum Beispiel die Produktion von Kunststoffen für Joghurtbecher und andere Verpackungen. „Darüber hinaus gibt es aber nur sehr wenige Anwendungsfelder“, sagt Gabriele Hierlmeier, Juniorprofessorin an der Universität Würzburg.

Das möchte die Chemikerin ändern – denn Titan-Katalysatoren haben viele Vorteile. Das Metall ist auf der Erde leicht verfügbar, kostengünstig und nicht giftig. Damit eröffnet es eine umweltfreundliche Alternative zu anderen Katalysatoren, die oft teure und toxische Schwermetallen enthalten.

Fördergeld fließt in neue Promotionsstellen

Mit dieser Forschungsidee hat sich Gabriele Hierlmeier bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) erfolgreich um eine Emmy-Noether-Gruppe beworben. Sie erhält in den kommenden sechs Jahren gut eine Million Euro, um ihre Arbeiten weiter voranzutreiben. Mit dem Geld kann sie auch zusätzliche Promotionsstellen schaffen und ihr aus bislang fünf Personen bestehendes Team vergrößern.

„Die Emmy-Noether-Förderung ist für mich zum jetzigen Zeitpunkt perfekt“, sagt Gabriele Hierlmeier, die seit 2023 am Institut für Anorganische Chemie lehrt und forscht. „Wir können auf unsere vielversprechenden Vorarbeiten aufbauen und durch die Förderung ein maximales Ergebnis herausholen.“

Grundlegende Schritte der Katalyse im Blick

Die Herausforderung für die Gruppe: Bei der Katalyse mit Titan sind wichtige Reaktionsschritte, die sogenannten reduktiven Eliminierungen, bisher noch kaum verstanden.

Hierlmeiers Team will darum untersuchen, wie diese entscheidenden Schritte ablaufen und wie sie sich steuern lassen – etwa durch Licht, Wärme oder zusätzliche Reaktionspartner. Am Ende sollen neue Strategien für die Umwandlung einfacher Kohlenwasserstoffe in komplexe Moleküle stehen, die zum Beispiel für die Arzneimittelproduktion wichtig sind.

Vorarbeiten der Würzburger Professorin zeigen: Titan-Katalysatoren lassen sich ganz einfach mit gewöhnlichem sichtbarem Licht aktivieren. Diese Erkenntnis wurde 2025 im Journal of the American Chemical Society veröffentlicht. Sie könnte die Basis dafür sein, energieeffiziente und nachhaltige Verfahren mit Titan-Katalysatoren zu entwickeln.

Für Forschende in frühen Karrierephasen

Mit dem Emmy-Noether-Programm bietet die DFG herausragenden Forschenden in frühen Karrierephasen die Möglichkeit, sich durch die eigenverantwortliche Leitung einer Gruppe für Hochschulprofessuren zu qualifizieren. Das Programm ist nach der deutschen Mathematikerin Emmy Noether (1882-1935) benannt.

Kontakt

Dr. Gabriele Hierlmeier, Juniorprofessorin für Anorganische Molekülchemie und Katalyse, Universität Würzburg, gabriele.hierlmeier@uni-wuerzburg.de

Webseite der Juniorprofessur