Herholdts første større oppgave ble Københavns Universitetsbibliotek, som han vant ved en konkurranse hvor bl.a. også Bindesbøll deltok og bygningen ble oppført 1857–61. Som motiv benyttet han kirken St. Fermo i Verona, men disse norditalienske bygningene fordret en teknikk i murstensfabrikasjonen som dengang var helt ukjent i Danmark. Herholdt fikk tak i noen eiere av mindre teglverk og fikk dem til å lage gode fasadestener, formsten og glasert sten. Dette initiativet ga teglverksindustrien et betydelig skritt fremover. Også ved å benytte en større jernkonstruksjon i bygningens indre til brannsikring, var han en foregangsmann.