Nanostrukturierte, mesoporöse Au/MeOx Katalysatoren für Tieftemperatur-
Oxidation- und Reduktion
Professor Dr. Rolf Jürgen Behm
Universität Ulm
Fakultät für Naturwissenschaften
Institut für Oberflächenchemie und Katalyse
Ulm
Zusammenfassung
Das Projekt zielt darauf ab, die Möglichkeiten eines neuartigen
Syntheseansatzes für monodisperse, mesoporöse Au/MeOx Nanopartikel für
Anwendungen in der Heterogenen Katalyse, speziell für Oxidations-
/Reduktionsreaktionen bei niedrigen Temperaturen, auf der Grundlage eines
molekularen Verständnisses zu evaluieren. Das Syntheseverfahren hat
erhebliches Potential, weil die daraus resultierenden Katalysatoren i)
aufgrund ihrer mesoporösen Struktur und der Verteilung der aktiven
Metallspezies im Partikelinneren eine hohe Dispersion und damit eine hohe
Aktivität versprechen, ii) die Verankerung in den Poren außerdem eine
Stabilisierung der aktiven Metallpartikel ermöglicht, iii) die einfache Bildung
von Mischoxid-Trägern über die Veränderung der Träger-Azidität
Möglichkeiten zur Steuerung der Bildung von Nebenprodukten bietet, und
sich iv) aufgrund der homogenen Diffusionseigenschaften der einzelnen
Kompositpartikel neue Möglichkeiten zur Steuerung katalytischer Reaktionen
über die Ausnutzung von Transporteffekten ergeben.
In diesem Teilprojekt sollen die von den Projektpartnern synthetisierten
nanostrukturierten Au/MeOx Kompositpartikel (,Prä-Katalysatoren') zunächst
durch geeignete Prozessierung (,Konditionierung') in einen aktiven Zustand
überführt werden. Anschließend sollen die chemischen und katalytischen
Eigenschaften der resultierenden Katalysatoren sowie die Abhängigkeit
dieser Eigenschaften von der Morphologie/Struktur und dem chemischen
Zustand der Au/MeOx Teilchen durch spektroskopische (XPS, IR),
elektronenmikroskopische (TEM) und reaktionskinetische/mechanistische
Messungen untersucht werden. Transport und Diffusionseffekte sollen durch
schnelle zeitaufgelöste Messungen an einem TAP Reaktor erfasst werden.
Ziel ist ein molekulares Verständnis der bei der Konditionierung und der
katalytischen Reaktion ablaufenden Prozesse als Grundlage für die gezielte
Optimierung dieser nanostrukturierten Materialien und ihres Synthese-
/Konditionierungsprozesses. Bei geeigneten Katalysatoren sollen diese
Erkenntnisse durch anwendungsrelevante Aspekte (katalytisches und
Transportverhalten unter realistischen Bedingungen etc.) ergänzt werden.
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