Kontrolle von Metall-Substrat-Wechselwirkungen in Katalysatoren aus kolloidal hergestellten Metallnanopartikeln und Übergangsmetalloxiden

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Holger Borchert; Professor Dr. Marcus Bäumer
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 120339585

In vielen heterogenkatalytischen Reaktionen von Gasen über trägerfixierten Metallnanopartikeln hängen die Aktivität und Selektivität stark von strukturellen Parametern des Katalysators wie der Größe oder der Form der eingesetzten Nanopartikel ab. Allerdings bieten konventionelle Imprägnierungs- oder Fällungsverfahren, welche typischerweise zur Präparation von Trägerkatalysatoren verwendet werden, keine ausgereiften Möglichkeiten zur Strukturkontrolle über die Metallpartikel. Ein weitaus höheres Potential zur Erlangung einer Reaktionskontrolle durch die gezielte Steuerung von strukturellen Parametern bietet die Kolloidchemie, welche durch die Verwendung organischer Liganden in der Synthese ein äußerst hohes Maß an Kontrolle über Eigenschaften wie die Partikelgröße und -form sowie die Zusammensetzung im Falle mehrkomponentiger Systeme ermöglicht. In dem hier beantragten Forschungsvorhaben soll dieses Potential systematisch evaluiert werden. Beispielhaft werden hierzu auf kolloidchemischem Wege reine Pt- und bimetallische Pt/Sn-Nanopartikel mit steuerbarer Partikelgröße, -form und Zusammensetzung hergestellt, auf verschiedene Trägermaterialien aufgebracht und in ausgewählten Testreaktionen (CO-Oxidation, Hydrierung von Acetylen. Butadien und Acrolein) auf ihre Leistungsfähigkeit untersucht. Die katalytischen Studien werden dabei von einer umfassenden strukturellen Charakterisierung der Nanopartikel begleitet, so dass klare Struktur-Eigenschaftsbeziehungen zur fundierten Beurteilung des Konzeptes erarbeitet werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professorin Dr. Joanna Kolny-Olesiak; Dr. Sebastian Kunz; Professor Dr. Jürgen Parisi