Strukturierte kohlenstoffbasierte Katalysatorträger für die Hydrierung von CO

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Obwohl für die Hydrierung von CO bspw. bei der Methanisierung oder der Fischer-Tropsch-Synthese, zahlreiche Publikationen die erfolgreiche Verwendung von Kohlenstoff als Katalysatorträger sowie der Vorteil strukturierter Reaktoren und Katalysatoren berichtet ist, gibt es kaum Beispiele zur Verwendung von hierarchisch strukturierten Kohlenstoffträgern. Einer der Gründe hierfür ist, dass verglichen zu oxidischen Materialien die Herstellungsverfahren für strukturierte Kohlenstoffe weniger etabliert und untersucht sind. Im Projekt sollen grundlegende Untersuchungen zur Herstellung von zellularen, karbidabgeleiteten Kohlenstoffformkörpern durchgeführt werden. Dabei sollen permeable Karbidmonolithe mit Poren im Millimeter- und Mikrometerbereich durch eine Chlorierung in mikroporösen Kohlenstoff (karbidabgeleiteter Kohlenstoff) mit Porengrößen < 2 nm und hoher spezifischer Oberfläche umgewandelt werden. Als besondere wissenschaftliche Herausforderung wird dabei die reaktionstechnische Steuerung der Porengrößen angesehen, um eine hierarchische Porenstruktur zur realisieren. Selektivität und Katalysatoreffizienz hängen maßgeblich durch im Herstellungsprozess einstellbare Eigenschaften der Katalysatoren (effektive Wärmeleitfähigkeit, Wärmeübergang, Dispersion des aktiven Metalls, spezifische Oberfläche, Druckverlust), ab. Der Einfluss der hierarchischen Porenstruktur auf die Katalysatoreigenschaft soll an der technisch besonders relevanten Reaktion der CO Hydrierung untersucht werden. Das Vorhaben soll in enger Kooperation zwischen Materialwissenschaften und Chemie- und Bioingenieurwesen durchgeführt werden.