Charakterisierung und Modifikation der aktiven Zentren für die heterogen katalysierte Partialoxidation von Methanol über Kupfer

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Die Partialoxidation von Methanol zu Formaldehyd ist, obwohl technisch bedeutsam, wissenschaftlich noch weitgehend unverstanden: Es existieren gravierende Widersprüche qualitativer Art zwischen mechanistischen Voraussagen der Oberflächenphysik und katalytischen Beobachtungen. Ein komplexes Szenario von Ratenoszillationen bei unterschiedlichsten Betriebsbedingungen kann nur zu einem geringen Teil auf einen Wechsel des Katalysators zwischen oxidischen und metallischen Zuständen zurückgeführt werden. Es wird eine Strategie vorgeschlagen, um die Natur der aktiven Zentren zu erfassen und ihre Reaktivität durch gezielte Modifikationen am Katalysator auszuloten. Ein Instrumentarium von Methoden soll die Struktur und Reaktivität des Katalysators und Reaktivität und Dynamik absobierter Spezies im Bereich des Ultrahochvakuums (UHV) bis zum technisch relevanten Atmosphärendruck aufklären. Der Beeinflussung der katalytischen Wirksamkeit durch mechanische Beanspruchung wird besondere Aufmerksamkeit geschenkt. Eine Strukturierung des Katalysators in mikroskopischen und nanoskopischen Dimensionen soll es erlauben, lokale elektronische Eigenschaften und Phänomene der Oberflächendiffusion gezielt zu studieren. Die Ergebinsse haben unmittelbaren Einfluß auf die Optimierung von Kupfer Katalysatoren für die Waserdampfrefomierung von Methanol (und eine Partialoxidation). Diese Reaktion ist von Bedeutung für die mobile Erzeugung von Wasserstoff für Brennstoffzellen.