Eine neue Publikation aus der Gruppe von Prof. Maricruz Sánchez-Sánchez (E166-03-1) im Journal of the American Chemical Society mit dem Namen “Speciation and Reactivity Control of Cu-Oxo Clusters via Extraframework Al in Mordenite for Methane Oxidation, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster”. Sie untersuchten, in Zusammenarbeit mit den Gruppen von Evgeny Pidko (TU Delft) and Johannes Lercher (TU München), die Nanostruktur von in Zeolithen eingebetteten Kupferoxid-Clustern, die dazu in der Lage sind, Methan selektiv in Methanol reagieren zu lassen. Dabei konnten sie die Arten von aktiven Metall-Oxo-Clustern in den mikroporösen Kanälen von Cu-Mordenite (CuMOR) quantitativ beschreiben. Theoretische Untersuchungen der stabilsten Strukturen sowie spektroskopische Untersuchungen konnten zeigen, dass auf molekularer Ebene zwei Arten von aktiven Clustern in CuMOR vorherrschen, nämlich monometallische Cu-Oxo- und bimetallische Cu-(Al)-Oxo-Cluster, letzteres was durch eine Reaktion von Cu-Kationen mit Nichtgerüst-Aluminium entsteht.

Die Arbeit zeigt wie wichtig Konkurrenz zwischen verschiedenen Metall-Oxo Kationenstrukturen, Stöchiometrie, und Positionen innerhalb des Zeolithgerüsts, für die Aktivität dieser speziellen Katalysatoren ist. Außerdem zeigt sie eindrücklich, wie wichtig Defektstrukturen und Nichtgerüst-Aluminiumspezies in Zeolithen sind. Diese Ergebnisse werden hilfreich sein bei der Herstellung neuartiger zeolith-basierter Katalysatoren, in denen Metall-Oxo-Ensembles mit herausragenden katalytischen Eigenschaften eingebettet sind.