Preußisch Blau bricht nach 300 Jahren aus seiner kubischen Form heraus

15.09.2025

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Zum ersten Mal seit mehr als drei Jahrhunderten wurde Preußisch Blau, das lange Zeit auf seine starre kubische Form beschränkt war, in eine oktaedrische Struktur umgewandelt. Ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Changshin Jo (Department of Battery Engineering & Department of Chemical Engineering, POSTECH), Prof. Sangmin Lee (Department of Chemical Engineering, POSTECH) und der Doktorandin Seunghye Jang (Department of Battery Engineering, POSTECH) hat diese neue Morphologie erfolgreich synthetisiert, indem sie während des Kristallwachstums Wasser durch ein spezielles Lösungsmittel, Glycerin, ersetzt haben. Ihre Ergebnisse wurden online in Advanced Functional Materials, einer internationalen Zeitschrift für Material- und Energieforschung, veröffentlicht.

Das um 1700 zufällig entdeckte Preußischblau besitzt ein hohles dreidimensionales Gerüst, durch das Ionen leicht ein- und auswandern können. Diese einzigartigen Eigenschaften haben seine Verwendung in verschiedenen Bereichen ermöglicht, von Natrium-Ionen-Batterieelektroden bis hin zur Entfernung von radioaktivem Cäsium, Katalyse und Umweltsanierung.

Bislang war seine Morphologie jedoch begrenzt. Bei der Synthese in Wasser verläuft die Reaktion zu schnell, so dass sich das Partikelwachstum nur schwer kontrollieren lässt und nur kubische Partikel entstehen. Diese Einschränkung hat die Wissenschaftler daran gehindert, formabhängige Eigenschaften zu erforschen oder neue Anwendungen zu erschließen.

Die POSTECH-Forscher fanden die Lösung im Lösungsmittel. Durch die Verwendung von zähflüssigem Glycerin anstelle von Wasser konnten sie das Kristallwachstum verlangsamen. In diesem Glycerinmedium bildeten sich zunächst kleine kubische Partikel, die sich dann immer wieder auflösten und umkristallisierten und sich selbst zu Oktaederstrukturen zusammensetzten. Tatsächlich stapelten sich diese winzigen Würfel und verwandelten sich in edelsteinartige, achtflächige Strukturen.

Bei Tests als Elektrodenmaterial in Natrium-Ionen-Hybridkondensatoren zeigte das oktaedrische Preußisch Blau bemerkenswerte Vorteile. Seine größere Oberfläche verbesserte die elektrochemische Reaktivität, während langfristige Lade-Entlade-Zyklustests eine stabile Leistung bestätigten. Eine einfache Änderung der Kristallform führte zu erheblichen Leistungsverbesserungen. An der Forschung war auch Dr. Carsten Korte vom Forschungszentrum Jülich (Deutschland) beteiligt, der zur Strukturanalyse beitrug.

Diese Studie zeigt erstmals, dass bestimmte Lösungsmittel sowohl die Wachstumsrate als auch die Ausrichtung von Preußischblau-Kristallen steuern können. Das Team geht davon aus, dass neben Glycerin auch andere organische Lösungsmittel die Entwicklung bisher nicht gekannter Kristallmorphologien ermöglichen könnten.

Prof. Jo erklärte: "Die Bedeutung dieser Forschung liegt nicht nur darin, dass es uns gelungen ist, eine neue Morphologie von Preußischblau zu erzeugen, sondern auch darin, dass wir die grundlegenden Prinzipien festgelegt haben, die es uns ermöglichen, den Wachstumsprozess zu beobachten und zu kontrollieren. Mit der Fähigkeit, verschiedene Morphologien zu entwerfen, erwarten wir eine erhebliche Ausweitung der Anwendungen, die von fortschrittlichen Energiespeichersystemen bis hin zu Umweltreinigungstechnologien reichen."

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Originalveröffentlichung

Seunghye Jang, Carsten Korte, Sangmin Lee, Changshin Jo; "Solvent‐Induced Octahedral Self‐Assembly of Prussian Blue and Its Applications in Sodium‐Ion Capacitors"; Advanced Functional Materials, 2025-7-23

https://www.chemie.de/news/1187147/preussisch-blau-bricht-nach-300-jahren-aus-seiner-kubischen-form-heraus.html