Oxidkatalysatoren für selektive Hydrierungsreaktionen

• Antragsteller: Professor Dr. Hans-Joachim Freund
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 321623572

Selektive Hydrierungsreaktionen von Alkinen/Dienen zu Alkenen stellen eine Klasse von industriell wichtigen katalytischen Reaktionen dar, die heute, im Wesentlichen, mit metall-basierten Katalysatoren betrieben werden. Obwohl sich diese Katalysatoren durch hohe Aktivität auszeichnen, beobachtet man mangelnde Selektivität, Stabilität und die ausgeprägte Bildung von Coke. Oxidkatalysatoren, dagegen, werden nahezu ausschließlich als Oxidationskatalysatoren eingesetzt. Eine kürzlich erschienene Arbeit von Vilé et al. (Vilé et al, Angew.Chem. Int. Ed. 51, 8620 (2012) berichtet über selektive Hydrierung von Propin und Ethin zu Propen und Ethen mittels Ceroxidkatalysatoren. Im Allgemeinen sind Oxidkatalysatoren zwar weniger aktiv als Metallkatalysatoren, sind aber dafür selektiver und stabiler. Daher könnten Oxide mögliche Alternativen zu Metallkatalysatoren für die Hydrierung von Alkinen/Dienen zu Alkenen darstellen. Voraussetzung ist natürlich ein Verständnis des Zustands des Oxids unter Hydrierungsbedingungen auf atomarem Niveau. Dies ist zurzeit noch nicht gegeben und Gegenstand des Projekts. Im hier vorgeschlagenen NSFC-DFG Projekt wollen wir die Expertise des deutschen Partners auf dem Gebiet der Modellkatalyse mittels dünner Oxidfilme, sowie die Expertise des chinesischen Partners auf dem Gebiet der Nanokatalysator- und Pulverkatalysator-Katalyse nutzen, um zu untersuchen inwieweit man Oxide als Hydrierungskatalysatoren verwenden und einsetzen kann. Hoch entwickelte in-situ und operando Charakterisierungstechniken sollen eingesetzt werden, um die Oberflächenstruktur von Oxiden unter reduzierenden Bedingungen zu evaluieren und sowohl die aktiven Zentren als auch Intermediate bei der selektiven Hydrierung zu identifizieren. Die Erkenntnisse über die Struktur-Reaktivitäts-Beziehungen sollen es ermöglichen neue, verbesserte Systeme herzustellen. Mit diesem Projekt soll darüber hinaus gezeigt werden wie man von Modelluntersuchungen zum grundsätzlichen Verständnis der heterogenen Katalyse zum Design innovativer, neuer Katalysatoren kommt. Das Projekt wird auch die Zusammenarbeit zwischen der deutschen und der chinesischen Arbeitsgruppe sowohl über die wissenschaftliche Diskussion, als auch durch den Austausch von Doktoranden und Nachwuchswissenschaftlern stärken.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: China
• Partnerorganisation: National Natural Science Foundation of China
• Kooperationspartner: Professor Dr. Weixin Huang