Entwicklung, Charakterisierung und in situ-Katalyseverhalten neuartiger, nanostrukturierter Übergangsmetalloxid-Modellkatalysatoren für Partialoxidationen

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Aufgrund ihrer Komplexität ist die Wirkungsweise von Übergangsmetalloxid-Katalysatoren in Partialoxidationen trotz jahrzehntelanger Forschung immer noch wenig verstanden. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung, Charakterisierung und Untersuchung des in situ-Katalyseverhaltens neuartiger, realistischer Modellkatalysatoren auf der Basis nanostrukturierter, mesoporöser Trägermaterialien. Diese Materialien besitzen Poren mit 5 bis 10 nm Durchmesser und bieten gegenüber herkömmlichen Trägermaterialien erhebliche Vorteile: So lässt sich ihr Porendurchmesser kontinuierlich einstellen und somit maßschneidern. Sie besitzen außerdem eine sehr große spezifische Oberfläche, die es erlaubt, eine hohe Konzentration an katalytisch aktiven Zentren zu erzeugen. Mit iher wohldefinierten Struktur eignen sie sich in idealer Weise als Trägermaterialien für die Herstellung realistischer Modellkatalysatoren und bieten zudem die Möglichkeit, Katalyse an identischen, räumlich voneinander getrennten, aktiven Übergangsmetalloxid-Zentren auf preisgünstigen NanoTrägern zu betreiben. Als aktive Phase dienen zunächst Vanadium- und Molybdänoxide, später technisch relevante Mischoxide. Von besonderem Interesse in diesem Vorhaben ist es, unter Verwendung von in situ-Spektroskopie die Struktur-Wirkungs-Beziehungen dieser Modellkatalysatoren in selektiven Oxidationsreaktionen wie der Oxidation von Methanol zu Formaldehyd und der industriell interessanten Funktionalisierung von Propan aufzuklären.