Einfluss von Wasser auf den Wirkungsmechanismus und die Katalysatorstruktur bei der Mo/V/W-Mischoxid katalysierten Partialoxidation von Aldehyden

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Das Ziel des Projektes ist die Aufklärung des Einflusses von Wasser auf den Mechanismus der heterogen katalysierten Partialoxidation von Aldehyden (im besonderen Acrolein) und auf die katalytische Performance und die Struktur der eingesetzten Mischoxidkatalysatoren. Die untersuchten, auf Mo/V/W basierenden Mischoxide zeigen bereits in Abwesenheit von Wasser Selektivitäten bis zu 90 % (8 0%) bezüglich Acrylsäure bei Umsätzen größer 60 % (80 %). Durch Zusatz von Wasser werden hohe Umsätze bereits bei niedrigeren Temperaturen erzielt und die Totaloxidation wird zurückgedrängt. In der Literatur werden verschiedene Ursachen für den positiven Einfluss des Wassers diskutiert. Eine eindeutige Zuordnung ist aber aufgrund der unvollständigen Kenntnisse über die am Katalysator ablaufenden Prozesse nicht möglich. Durch die systematische Untersuchung der heterogen katalysierten Partialoxidation an Mo/V/WMischoxiden ausgehend von verschiedenen Edukten mittels transienter Versuchstechniken (temperatur- und konzentrationsprogrammierte Methoden sowie Isotopenaustauschtechniken) in Kombination mit Oberflächen- und Festkörpercharakterisierung kann ein relevanter Beitrag zur Aufklärung des Mechanismus und des Einflusses von Wasser geleistet werden.Im Rahmen dieses Projektes sollen Untersuchungen unter Verwendung von Elektronen Paramagnetischer Resonanz (EPR) Spektroskopie detaillierte Hinweise auf atomarer Ebene über den Einfluss von Wasser auf die vorliegenden Mechanismen des positiven Einfluss des Wassers geben. Durch die konsequente Anwendung von Multifrequenz EPR-Spektroskopie sowie erstmals für diese Materialklasse auch hochauflösende Multipuls ENDOR und HYSCORE Verfahren lassen sich in Bezug auf alle vorgeschlagenen Mechanismen detaillierte Informationen erzielen, da die aktiven Zentren (V4+, Mo5+) paramagnetisch sind und sowohl 1H als auch 17O magnetisch aktive Kerne sind. Das große magnetische Moment der Protonen wirkt sich dabei besonders vorteilhaft auf die spektrale Auflösung der zu erwartenden Spektren aus.