Entwicklung und Einsatz einer DRIFTS-Meßzelle zur In-situ-Spektroskopie heterogen katalysierter Gasphasenoxidationen

• Main Author: Krauß, Kai
• Format: Others
• Language: German; de
• Published: 2000
• Online Access: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/55/1/Dissertation.pdf; Krauß, Kai <http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/view/person/Krau=DF=3AKai=3A=3A.html> : Entwicklung und Einsatz einer DRIFTS-Meßzelle zur In-situ-Spektroskopie heterogen katalysierter Gasphasenoxidationen. [Online-Edition] Technische Universität, Darmstadt [Ph.D. Thesis], (2000)

Das Ziel der Arbeit war die Detektion von Oberflächenadsorbaten auf technisch eingesetzten Feststoffkatalysatoren bei heterogen katalysierten Partialoxidationen von alpha, beta-ungesättigten Aldehyden zu den entsprechenden Carbonsäuren. Hierzu wurde die Diffuse-Refexions-Infrarot-Fourier-Transformationsspektroskopie (DRIFT-Spektroskopie) eingesetzt. Aufgrund prinzipieller Probleme (Überlagerung der Gasphasen- und Adsorbatabsorption) konnten die Untersuchungen nicht mit kommerziellen Meßzellen erfolgen. Im Rahmen der Arbeit ist es gelungen, eine neue Meßzelle zu entwickeln, die es erlaubt, nur die Adsorbate zu detektieren. Sie zeichnet sich dadurch aus, daß sowohl Katalysatorprobe als auch Referenzsubstanz im selben Probenraum untergebracht und somit demselben Reaktionsgas ausgesetzt sind. Beide Substanzen sind in Probengefäßen auf einem drehbaren Teller im Innern der Meßzelle gelagert und können abwechselnd in den Spektrometerstrahlengang gebracht werden. Das Anwendungspotential der Meßzelle erstreckt sich von der Untersuchung von Adsorbatstrukturen und Änderungen von Katalysatoren bzw. Festkörpern über die Ermittlung spezifischer Adsorbatmengen und Reduktionsgrade bis hin zu dem Einsatz als „Fenster in den Reaktor“. Mit Hilfe dieser Meßzelle wurden als Modellreaktionen Partialoxidationen ungesättigter Aldehyde zu den entsprechenden Carbonsäuren an zwei unterschiedlichen Katalysatorsystemen untersucht. Es konnten im wesentlichen die in der Literatur mit Transmissionstechniken gefundenen Adsorbate und die daraus abgeleiteten Mechanismen für die Selektivoxidation eines C3-Aldehydes zur korrespondierenden Carbonsäure bestätigt werden. Es ließ sich zeigen, daß die Umsetzung eines C4-Aldehydes nach dem gleichen Mechanismus abläuft.