Selektivoxidation von Benzol zu Phenol durch in situ gebildetes Wasserstoffperoxid im Doppelmembran-Mikrostrukturreaktor

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Die Selektivoxidation von Benzol zu Phenol in der Gasphase durch radikalische Sauerstoffspezies, die auf der Oberfläche einer Palladiummembran durch Reaktion von atomarem Wasserstoff mit Gasphasensauerstoff entstehen, wurde von verschiedenen Autorengruppen demonstriert. Dieses Konzept, auch bezeichnet als Hydroxylierung durch in situ erzeugtes Wasserstoffperoxid, erfordert eine genaue Einstellung optimaler Partialdruckverhältnisse, die in einem gewöhnlichen Reaktor mit gemeinsamer Zugabe von Benzol und Sauerstoff (co-feed) sowie Wasserstoffdosierung durch die Palladiummembran kaum möglich ist, da sich dort das Verhältnis von Sauerstoff- zu Wasserstoffpartialdruck in Strömungsrichtung sehr stark ändert. Ein Reaktorkonzept mit zwei getrennten Membranen, von denen die eine, auf Basis Palladium, die Dosierung von Wasserstoff übernimmt, während die andere, nanoporös oder eine extrem dünne trägergestützte Silberschicht, zur exakten, verteilten Dosierung von Sauerstoff dient, erlaubt eine bessere Einstellung und ein entlang der Palladiumoberfläche gleichmäßigeres Verhältnis von Sauerstoff zu Wasserstoff. Zusammen mit einer katalytisch modifizierten Oberfläche der Palladiummembran, deren Strukturierung zur Vergrößerung der reaktiven Oberfläche und einer Mikrostrukturierung der Strömungswege verspricht dies eine höhere Selektivität und Ausbeute zu Phenol sowie eine kompakte, modulare Reaktorbauweise.