Förderprojekte

Förderbeginn 01.01.2004

Aufbau von porösen anorganischen Katalysatoren – Struktur-Wirk-Beziehungen in der Oxidations/Hydroxylations Katalyse

Prof. Dr. F. Wilhelm Schwieger
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Lehrstuhl für Chemische Reaktionstechnik

Prof. Dr. Alexis T. Bell
University of California, Berkeley
Department of Chemical Engineering

Das Verständnis der fundamentalen Beziehungen zwischen der Struktur/Zusammensetzung von heterogenen Katalysatoren und der katalytischen Leistung des Materials ist ein Schlüsselpunkt für die weitere Entwicklung von chemischen und biochemischen Prozessen. Deshalb wächst die Bedeutung des Design von verbesserten und neuen, maßgeschneiderten Katalysatoren ständig. In der ersten Periode wird sich die vorgeschlagene Zusammenarbeit auf zwei verwandte katalytische Reaktionen konzentrieren.
(i) die ökologisch wichtige Zersetzung von Distickstoffmonoxid (N₂O) und
(ii) technisch bedeutsame direkte Hydroxylierung von Benzol zu Phenol mit N₂O.
In beiden Reaktionen ist der Einsatz von Zeolithkatalysatoren vom Typ ZSM-5 vielversprechend.

(i) Das Treibhausgas Distickstoffmonoxid (N₂O) kann als selektiv wirkendes Oxidationsmittel in Hydroxylierungsreaktionen eingesetzt werden. Für die kontrollierte Spaltung dieses Moleküls ist dabei die Kenntnis seines Verhaltens an den katalytisch aktiven Zentren von Katalysatoren notwendig.
(ii) Das Massenprodukt Phenol wird bisher im Cumolverfahren über mehrere Schritte mit äquivalenten Mengen Aceton als Nebenprodukt hergestellt. Eine umweltfreundlichere und billigere Synthese wäre die direkte Hydroxylierung von Benzol mit N₂O. Mit Hilfe von zeolitischen Katalysatoren kann diese neue, fast nebenproduktfreie Herstellungsmethode ermöglicht werden.
In beiden (i und ii) Reaktionen spielt die Aktivierung des N₂O's eine wichtige Rolle. Jedoch existieren noch viele Fragen und Probleme, die dafür gelöst werden müssen. Deshalb ist zu allererst ein tiefergreifendes Verständnis der Reaktionsabläufe erforderlich.
Basierend auf den Erfahrungen der beiden Gruppen in Bayern und Kalifornien werden von beiden Seiten Katalysatoren für katalytische Tests und kinetische Messungen bereitgestellt. Im zweiten Schritt werden Modellvorstellung und Simulation