Oszillatorische Bewegung der Flüssigkeit in Katalysatorporen in mehrphasigen Reaktionen: Untersuchungen mit NMR-Methoden und Methoden der chemischen Reaktionstechnik

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Bei heterogen-katalysierten Mehrphasenreaktionen wurde bisher noch wenig beachtet, dass es im Porensystem bei Reaktionen mit gasförmigen Produkten bzw. bei exothermen Reaktionen zur Bildung von Gas- bzw. Dampfblasen kommt, wenn die Reaktionsrate einen kritischen Wert überschreitet.Erste kinetische Untersuchungen und NMR-Messungen zeigen am Beispiel der katalytischen H2O2-Zersetzung, dass die sich bildenden Blasen die Flüssigkeit in den Poren zu einer pulsierenden Bewegung zwingen, so dass das Thiele-Modell zur Beschreibung des Wechselspiels von Reaktion und Diffusion im Porensystem keine Gültigkeit mehr hat. Die am Porenmund in die freie fluide Phase austretenden Blasen verursachen außerdem eine drastische Erhöhung des äußeren Stoffüberganges (analog zum bereits bekannten Phänomen des Blasensiedens). Im beantragten Gemeinschaftsprojekt des Lehrstuhls für Chemische Verfahrenstechnik (Uni. Bayreuth) und des Instituts für Technische und Makromolekulare Chemie (RWTH Aachen) sollen am Beispiel der H2O2-Zersetzung und der Hexenhydrierung erstmals systematische Untersuchungen mit Hilfe von NMR-Methoden und von reaktionstechnische Methoden durchgeführt werden, um den Einfluss der Reaktionsbedingungen auf das Auftreten der Fluidfluktuationen bzw. auf die effektive Reaktionsgeschwindigkeit heterogen-katalysierter Mehrphasenreaktionen zu bestimmen.