Oxidative Methankupplung an Alkali- und Erdalkalimetall-dotierten Oxidkatalysatoren

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Die bislang aktivsten und selektivsten Katalysatoren für die oxidative Methankupplung basieren auf p-leitenden Mischoxiden, die eine hohe Sauerstoffdefektkonzentration des Gitters aufweisen. Sauerstoffdefekte werden u.a. erzeugt, indem die Erdalkalioxid- oder Seltenerdoxidkatalysatoren mit Alkali- bzw. Erdalkalimetallen dotiert werden. Die hohen Defektkonzentrationen führen zu einem beschleunigten Einbau des Gasphasensauerstoffs in das Oxidgitter. Damit werden hohe Belegungen mit schwach adsorbiertem Sauerstoff, der selektivitätsmindernd wirkt, unterdrückt. Die Einwirkung der zwangsläufig gebildeten Reaktionsprodukte CO2 bzw. H2O kann jedoch zur Oberflächenanreicherung der Dotierungskomponenten durch Bildung von Hydroxiden bzw. Carbonaten führen. Die Defektkonzentration nimmt dann mit zunehmendem Reaktionsfortschritt ab und die Selektivität der oxidativen Methanumwandlung sinkt. Im Projekt soll die Mikrokinetik der oxidativen Methanaktivierung an einem Li-dotierten MgO-Katalysator untersucht werden. Dabei sollen die Festkörper bzw. Oberflächenrekonstruktionsvorgänge, die durch Wechselwirkung des Katalysators mit Edukten und Produkten eintreten, berücksichtigt werden. Die mikrokinetischen Informationen über die simultan ablaufenden Festkörper- und Gasphasenprozessse sollen der Ableitung von Strategien für die Überwindung der bislang existierenden Selektivitätslimitierungen der oxidativen Methanumwandlung dienen.