Herauslösen von Metallnanoteilchen aus mesoporösen Perowskitoxiden

• Antragsteller: Professor Dr. Simone Mascotto
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 493260253

In der heterogenen Katalyse spielen die spezifische Oberfläche des Trägers sowie dessen Wechselwirkungen mit dem metallischen Katalysator eine zentrale Rolle. Exsolution wurde vor Kurzem als neuartige Synthesestrategie für am Träger festgebundene, selbstregenerierende Metallnanoteilchen vorgestellt. Diese werden durch Oberflächensegregation von Übergangsmetallionen aus einem Perowskitoxid während der Hochtemperatursauerstofffreisetzung gebildet. Bisher wurde dieser Ansatz an unporösen, gesinterten Strukturen angewandt. Nun möchten wir im Rahmen dieses Antrags das Exsolution-Verfahren von Fe, Co und Ni Nanoteilchen aus mesoporösen Perowskitoxiden der Art La0.2Sr0.8Ti1 xMxO3 (LSTM, mit M = Fe, Co, Ni und 0 < x ≤ 0.2) zur Herstellung moderner geträgerter Katalysatoren untersuchen. Die Einstellung der Nanoteilchenmorphologie über die Kontrolle der Sauerstofffreisetzung soll dabei nicht nur durch die Variation von Prozesszeit, -temperatur und Gasatmosphäre, sondern auch durch die bisher zu diesem Zweck unerforschte Nanoporosität der Matrix erfolgen. Ein weiteres Ziel der Forschung ist das Verständnis des Regenerationsmechanismus der Nanoteilchen sowie die Untersuchung der Metall-Träger-Wechselwirkungen, welche bisher nur für gesinterte Systeme bekannt sind. Eine umfangreiche Erforschung der Bildung, Stabilität gegenüber Agglomeration und Regeneration der segregierten Nanoteilchen soll zum ersten Mal durch reguläre und anormale Kleinwinkelröntgenstreuung erfolgen, um über die Grenzen der bisher eingesetzten elektronischen Mikroskopie hinauszugehen. Wir beabsichtigen die Aktivität der mesoporösen geträgerten Katalysatoren gegenüber der Methanisierung von CO2 in Kooperation mit der Universität Padua, Italien zu ermitteln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen