Oxidkeramische Katalysatoren durch hierarchische Nanostrukturierung molekularer Cluster

通过分子簇的分层纳米结构氧化陶瓷催化剂

• 批准号: 5261612
• 负责人: Professor Dr. Jürgen Caro
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Physikalische Chemie und Elektrochemie
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 1999-12-31 至 2005-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5261612?language=en
• 关键词: Oxidkeramische; Katalysatoren; durch; hierarchische; Nanostrukturierung

Ziel des Vorhabens ist die Präparation realer nanostrukturierter Katalysatoren mit hierarchischem Aufbau. In einem ersten Präparationsschritt werden Übergangsmetalloxidcluster von V2O5, TiO2 und MoO3 mit 3 bis 60 nm Clustergröße als Precursoren präpariert (Projektteil TUB, Jost, und ACA). Diese Cluster werden anschließend in wäßriger Phase auf pulverförmige µm-große Träger aus TiO2 oder SiO2 als nanostrukturierte Schicht aufgebracht (Projektteil ACA). Die Strukturierung dieser µm-großen Partikel mit Schalenstruktur zu mm-großen Katalysatoren durch Sprühtrocknen und Verpressen soll unter Erhalt der Nanostruktur der Primärpartikel erfolgen (Projektteil TUB). Die eingesetzte Methode für den Schichtaufbau aus nm-großen Übergangsmetallclustern auf der Oberfläche µm-großer oxidischer Träger basiert auf der elektrostatischen Wechselwirkung zwischen Träger und abzuscheidendem Nanopartikel. Gegensätzliche Oberflächenladungen können durch die Einstellung des pH-Wertes (Zeta-Potential) oder unter Zuhilfenahme kationischer organischer Tenside/Oligomere und anionischer anorganischer Polymere (Polyvanadate, Polymolybdate) erreicht werden. Anschließend werden durch Sprühtrocknung und danach durch isostatisches und uniaxiales Pressen unter Beibehalt der Nanostruktur der Primärpartikel die einsetzbaren Katalysatoren in der mm-Dimension geformt (Projektteil TUB). Die erhaltenen Katalysatoren werden am ACA in der Selektivoxidation von Propan als praxisrelevante Modellreaktion getestet. Bei der Selektivoxidation von Propan zu Oxygenaten in überkritischem Kohlendioxid werden geträgerte Katalysatoren mit hoher mechanischer Festigkeit und geeignetem Transportverhalten gefordert, Zielprodukte sind Oxygenate. Im Fall der oxidativen Dehydrierung von Propan ist Propen das Zielprodukt. Unter Annahme des Redox-Mechanismus nach Mars und van Krevelen soll geprüft werden, wie eine Nanostrukturierung der aufgebrachten Übergangsmetalloxidcluster bzw. eine Nanostrukturierung der Trägeroberfläche die Selektivität und Aktivität der Selektivoxidation beeinflussen. Es wird erwartet, daß kleine Cluster bzw. aus diesen aufgebaute nanostrukturierte Schichten eine verbesserte Selektivität in der Selektivoxidation zeigen. Diese Erwartung basiert auf der Annahme, daß Nanoteilchen im Vergleich zu kompakten Oxidphasen eine erhöhte Sauerstoffionendiffusion zeigen. Eine Nanostrukturierung der Übergangsmetallcluster wird durch die damit verbundene höhere Oberfläche auch die Aktivität der Katalysatoren beeinflussen. Sowohl die erhöhte Bereitstellung von Gittersauerstoff durch Festkörperdiffusion für die Selektivoxidation von an der Katalysatoroberfläche adsorbierten Kohlenwasserstoffmolekülen als auch die Reoxidation des oxidischen Katalysators sollten durch eine Nanostrukturierung begünstigt werden.

Ziel des Vorhabens ist die Preparation realer nanostrukturierter Katalysatoren mit hierarchischem Aufbau.在一个第一个制备韦尔登簇中，V2 O 5、TiO 2和MoO 3具有3至60 nm的纳米颗粒作为制备前体（Projektteil TUB、Jost和ACA）。该簇韦尔登在wäßriger阶段安施利埃森，在纳米结构的Schicht aufgebracht（ACA项目）中，通过TiO 2或SiO 2粉碎微米级颗粒。Die Strukturierung dieser µm-großen Partikel mit Schalenstruktur zu mm-großen Katalysatoren durch Sprühtrocknen und Verpressen soll unter Erhalt der Nanostruktur der Primärpartikel erfolgen（Projektteil TUB）. Die eingesetzte Method für den Schichtaufbau au aus nm-großen Übergangsmetallclustern auf der Oberfläche µm-großer oxidischer Träger basiert auf der elektrostatischen Wechselenkung zwischen Träger und abzuscheidendem Nanopartikel. Gegensätzliche Oberflächenladungen können durch die Einstellung des pH-Wertes（Zeta-Potential）oder unter Zuhilfenahme kationischer organischer Tenside/Oligomere und anionischer anorganischer Polymere（Polyvanadate，Polyvanadate）erreicht韦尔登.通过等静压法和单轴压法在纳米结构的基础上在毫米尺寸的几何体上进行弹性韦尔登（项目TUB）。ACA催化剂在丙烷选择性氧化反应中的应用得到了验证。在具有较高机械强度和较高运输速度的超临界二氧化碳韦尔登中丙烷的选择性氧化反应中，产物是含氧化合物。丙烷氧化降解的下降将促进产品的生产。通过对火星和货车上的氧化还原机制的分析，我们发现了韦尔登的氧化还原机制，就像一个由超大块金属氧化物团簇bzw组成的纳米结构。eine Nanostrukturierung der Trägeroberfläche die Selektivität und Aktivität der Selektivoxidation beeinflussen.这是一个很好的例子，大规模的集群bzw。通过在Selektivoxidation zeigen中增加纳米结构Schichten eine verbesserte Selektivität。这一工作基于Annahme，在氧化相的混合物中添加纳米颗粒，使其具有更高的Sauerstofionendiffusion zeigen。一个超级钢金属簇的纳米结构将通过一个巨大的上部框架来影响催化剂的活性。Sowohl die erhöhte Bereitstellung von Gittersauerstoff durch Festkörperdiffusion für die Selektivoxidation von an der Katalysatoroberfläche adsorbierten Kohlenwasserstoffmolekülen als auch die Reoxidation des oxidischen Katalysators sollten durch eine Nanostrukturierung begünstigt韦尔登.