Aufklärung der Funktion und der Dynamik von Sauerstoff-Spezies in Mo/V-Mischoxid-Katalysatoren bei der Partialoxidation von einfachen Aldehyden

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Ziel des Projektes ist es, in enger Kooperation zwischen Arbeitsgruppen aus der Chemischen Technologie, Physikalischen Chemie und Materialwissenschaft zu einem mikroskopischen Verständnis der Funktion und Dynamik von Sauerstoff-Spezies in Mo/V-Mischoxid-Katalysatoren bei der Partialoxidation von einfachen Aldehyden unter technischen Bedingungen zu gelangen. Um den Brückenschlag zwischen idealen und realen Systemen zu ermöglichen, sollen zu Beginn die reinen, kristallinen Oxide einerseits sowie die amorphen Mo/V-Mischoxide andererseits unter definierten Bedingungen präpariert und unter UHV bzw. Intergasatmosphäre charakterisiert (XPS, REM, TEM, BET, DRIFTS, XRD, EXAFS, XANES) werden. Danach erfolgt eine Charakterisierung mit etablierten Methoden (DRIFTS, XRD, TPR, TPO, TG/DTAMS, CPR, CPO) unter Reaktionsgasatmosphäre, um die Frage nach den aktiven Sauerstoff-Zentren, ihrer Struktur, Bildung, Dynamik und Kinetik unter Reaktionsbedingungen zu klären und auf dieser Basis eine mikrokinetische Modellierung des Sauerstoffein- und -ausbaus durchführen zu können. Parallel dazu soll ein neuartiger in situ-Impedanz-Reaktor entwickelt und betrieben werden. Die Impedanz-Spektroskopie ist besonders prädestiniert, die Brücke zwischen den reinen, kristallinen und den amorphen Mo/V-Mischoxiden zu schlagen und Erkenntnisse über die Dynamik von Sauerstoffionen im Festkörper unter Vakuum-Intertgasbedingungen einerseits und technischen Reaktionsbedingungen andererseits zu liefern.