Forscher hoffen auf effizienten und wartungsarmen Chemosensor
Valencia - Kohlenmonoxid ist ein heimtückisches Gift: Es ist farb- und geruchlos und bereits bei niedrigen Konzentrationen toxisch. Ursachen für Unfälle mit Kohlenmonoxid (CO) sind meist Verbrennungsmotoren oder eine nicht vollständige Verbrennung in Gasheizungen oder holzbefeuerten Kaminen. Die meisten heutigen CO-Sensoren arbeiten elektronisch. Als Alternative
wird nach Detektoren gesucht, die die Anwesenheit von CO durch eine
Farbveränderung anzeigen und nicht vom Vorhandensein von Strom abhängig wären. Solche kolorimetrischen Nachweismethoden sind
allerdings noch selten, funktionieren nicht in Luft oder sind nicht
empfindlich genug.
Detektor
Auf dem Weg zu einer solchen alternativen Nachweismethode ist es spanischen Forschern um Ramón Martínez-Máñez von der Universidad de Valencia gelungen, einen empfindlichen und selektiven Detektor zu entwickeln, der Kohlenmonoxid zuverlässig in Luft nachweist. Wie das Team in der Zeitschrift "Angewandte Chemie" schreibt, handelt es sich dabei um einen speziellen Rhodium-Komplex, der in
Anwesenheit von CO seine Farbe deutlich ändert. Die Nachweisgrenze sei niedrig genug, sodass der Detektor anspricht, bevor
toxische Werte erreicht werden.
Funktionsweise
Kern des Komplexes sind zwei miteinander verbundene Rhodiumatome, die über zwei Acetatgruppen und zwei spezielle phosphorhaltige Liganden (cyclometallierte Phosphine) miteinander verbrückt werden. Axial binden zusätzlich zwei Essigsäure-Liganden. Die Komplexverbindung wird auf Kieselgel aufgetragen, wo der Komplex adsorbiert. Es entsteht ein grau-violetter Feststoff. Kommt der Komplex in Kontakt mit CO-haltiger Luft, binden ein oder zwei Moleküle CO, indem sie die Essigsäuremoleküle von ihren axialen Bindeplätzen am Rhodium-Doppelkern verdrängen. Der Feststoff ändert dabei seine Farbe innerhalb weniger Minuten deutlich zu orange-gelb. Durch Behandlung mit einem Strom sauberer Luft lässt sich der Detektor wieder vollständig regenerieren.
Anwendung
Das System sei für Kohlenmonoxid geeignet: So spricht es den Angaben zufolge beispielsweise nicht auf Kohlendioxid (CO2), flüchtige organische Verbindungen oder Schwefeldioxid (SO2) an. Auf Stickstoffoxide reagiere das System erst, wenn diese in extrem hohen Konzentrationen vorliegen. Die Forscher hoffen nun, dass sich auf dieser Basis effiziente, wartungsarme Chemosensoren für eine einfache, kostengünstige Detektion von Kohlenmonoxid entwickeln lassen - mit vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten: "Kolorimetrische CO-Detektionssysteme könnten beispielsweise in Textilien oder Gemälden integriert werden", erläuterte Martínez-Máñez. "Die Anwesenheit von Kohlenmonoxid wäre als Farbwechsel mit bloßem Auge sichtbar." (red)
