CO-Oxidation an edelmetallfreien Katalysatoren<\/p>\n
Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung neuer edelmetallfreier Katalysatorsysteme, hier insbesondere mit Fokus auf CO-Oxidation. Dabei sollen die derzeit verwendeten, aber kostenintensiven und m\u00f6glicherweise toxikologisch bedenklichen Palladium- und Platin-Katalysatoren in Zukunft ersetzt werden.
Im vorliegenen Berichtszeitraum wurden dazu eisen- und manganhaltige Vollkatalysatoren sowie auf Al2O3 getr\u00e4gerte Katalysatoren mit drei unterschiedlichen Methoden pr\u00e4pariert und hinsichtlich ihrer Eignung zur Verwendung f\u00fcr die katalytische CO-Oxidation untersucht. Die konventionelle Nassimpr\u00e4gnierung wurde zu diesem Zweck mit der Einflammenspr\u00fchpyrolyse (single flame spray pyrolysis, SFSP) sowie der Zweiflammenspr\u00fchpyrolyse verglichen. Zur Ableitung von Struktur-Aktivit\u00e4tsbeziehungen wurden die Materialien mit Hilfe von Transmissionselektronenspektroskopie (TEM), R\u00f6ntgendiffraktometrie (XRD) R\u00f6ntgenabsorptionssektroskopie (XAS) und der N2-Physisorption (BET) eingehend charakterisiert. Die aus dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse sollen zum rationalen Design neuer Katalysatoren f\u00fcr die CO Oxidation eingesetzt werden.
Mithilfe der Flammenspr\u00fchpyrolyse (SFSP) wurden homogene feinkristalline Materialien erhalten. Durch die bessere Dispersion und Homogenit\u00e4t, die sowohl durch TEM-Aufnahmen als auch BET-Untersuchungen best\u00e4tigt wurden, zeigten die SFSP-Katalysatoren mit hohem Metallgehalt gegen\u00fcber nassimpr\u00e4gnierten Katalysatoren eine deutlich bessere Effizienz bei der CO-Oxidation.
Als Nachteil der SFSP-Methode ist die Bildung von teilweise reduzierten Oxiden bzw. Einlagerungsverbindungen w\u00e4hrend des Verbrennungsvorgangs zu beobachten. Dies ist vermutlich der Grund f\u00fcr die geringe katalytische Aktivit\u00e4t der Manganoxid-Katalysatoren. Dieser Effekt wurde insbesondere bei niedrigbeladenen Proben mit geringem Metallanteil beobachtet.
Obwohl aus XRD-Untersuchungen keine Aussagen aufgrund sehr kleinen Partikel \u00fcber die vorliegende Oxidphasen bei getr\u00e4gerten nach SFSP-Methode hergestellten Materialien m\u00f6glich war, l\u00e4sst sich anhand des Diffraktogramms von hergestelltem Bulkoxides vermuten, dass diese im Falle der getr\u00e4gerten manganbasierten Katalysatoren als Mn2O3 vorliegen. Im Gegensatz dazu konnte nachgewiesen werden, dass bei mittels Impr\u00e4gnierung hergestellten Mn-Katalysatoren die MnO2-Phase als Aktivkomponente vorliegt.
Besonders effektiv in Bezug auf die Charakterisierung von Nanomaterialien hat sich die R\u00f6ntgenabsorptionsspektroskopie (XAS) erwiesen. Die durchgef\u00fchrten in-situ XAS-H2-TPR Untersuchungen best\u00e4tigten die starken Wechselwirkungen der Eisenoxidspezies mit dem Tr\u00e4ger im Falle der SFSP-hergestellten Materialien, wodurch das Redox-Verm\u00f6gen dieser Materialien und folglich ihre katalytische Aktivit\u00e4t herabgesenkt werden. Dies ist insbesondere bei niedrigbeladenen Proben zu beobachten und gilt sowohl f\u00fcr die SFSP- als auch Nassimpr\u00e4gnierte-Materialien. Die Reduktion der impr\u00e4gnierten 18% Fe-Probe zum Fe0 best\u00e4tigt, dass die aktive Metallspezies bei Katalysatoren dieser Herstellungsmethode weniger stark mit dem Tr\u00e4ger in Wechselwirkung tritt, was R\u00fcckschl\u00fcsse auf eine schlechte Dispersion, Inhomogenit\u00e4t und das Vorliegen von gro\u00dfen Agglomeraten zul\u00e4sst. Die hydrothermale Alterung der 20% Katalysatoren zeigte eine starke Deaktivierung im Falle der Mn\/Al2O3-Katalysatoren, die mit Hilfe der Impr\u00e4gnierung hergestellt wurden. Die mittels SFPS-Methode hergestellten Katalysatoren zeigten dagegen einen relativ niedrigen Verlust an katalytischer Aktivit\u00e4t nach der hydrothermalen Alterung.
Die h\u00f6chste Effizienz wurde bei den Katalysatoren erhalten, die mit k\u00fcrzlich mit Hilfe der Zweiflammenspr\u00fchpyrolyse hergestellt wurden. Im Moment werden diese Katalysatoren bez\u00fcglich ihrer Struktur und Eigenschaften weiter untersucht.
Schlie\u00dflich wurden die Katalysatoren auf deren Stabilit\u00e4t nach der hydrothermalen Alterung sowie auf Wabenk\u00f6rpern untersucht. W\u00e4hrend die durch Impr\u00e4gnierung hergestellten Katalysatoren nach Alterung bei 700 \u00b0C deutlich an Aktivit\u00e4t verlieren, ist dieser Effekt kleiner bei denen, die durch Flammenspraypyrolyse produziert wurden. Daher wird diese Methode im weiteren Gang der Arbeiten weiter verfolgt.
\u00a0<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
CO-Oxidation an edelmetallfreien Katalysatoren Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung neuer edelmetallfreier Katalysatorsysteme, hier insbesondere mit Fokus auf CO-Oxidation. Dabei sollen die derzeit verwendeten, aber kostenintensiven und m\u00f6glicherweise toxikologisch bedenklichen Palladium- und Platin-Katalysatoren in Zukunft ersetzt werden.Im vorliegenen Berichtszeitraum wurden dazu eisen- und manganhaltige Vollkatalysatoren sowie auf Al2O3 getr\u00e4gerte Katalysatoren mit drei unterschiedlichen Methoden pr\u00e4pariert […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[2477],"class_list":["post-52783","promotionsstipendium","type-promotionsstipendium","status-publish","hentry","tag-deutschland"],"meta_box":{"dbu_stipendiaten_az":"20010\/113","dbu_stipendiaten_anrede":"","dbu_stipendiaten_nachname":"Brunner","dbu_stipendiaten_vorname":"Marina","dbu_stipendiaten_titel":"Dr.","dbu_stipendiaten_fbeginn":"2011-01-01 00:00:00","dbu_stipendiaten_fende":"2013-12-31 00:00:00","dbu_stipendiaten_e_anschrif":"Karlsruher Institut f\u00fcr Technologie Institut f\u00fcr Technische Chemie und Polymerchemie","dbu_stipendiaten_betreuer":"Prof. Dr. Jan-Dierk Grunwaldt","dbu_stipendiaten_email_dienst":"tepluchin@ict.uni-karlsruhe.de"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/promotionsstipendium\/52783","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/promotionsstipendium"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/promotionsstipendium"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/promotionsstipendium\/52783\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":58795,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/promotionsstipendium\/52783\/revisions\/58795"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=52783"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=52783"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=52783"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}