Überkritische Reaktivabscheidung (SFRD) von Metall-Nanoteilchen für Katalysatoren in der selektiven Oxidation von Kohlenmonoxid (PROX)

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Bettina Kraushaar-Czarnetzki; Professor Dr.-Ing. Michael Türk
• Fachliche Zuordnung: Chemische und Thermische Verfahrenstechnik ; Technische Chemie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 170387246

Die überkritische Reaktivabscheidung (SFRD) ist eine neuartige Methode zur Erzeugung von submikronen Partikeln und wird hier angewandt, um geträgerte mono- und bimetallische Katalysatoren für die präferentielle Oxidation von CO in Anwesenheit eines H2-Überschusses (PROX) herzustellen. Anders als bei nass-chemischen Verfahren wie der Imprägnierung treten bei der SFRD weder Kapillareffekte noch Benetzungsprobleme oder störende Einflüsse der Schwerkraft auf, so dass kleinste Nanopartikeln in sehr engen Größenverteilungen gleichmäßig auch auf Trägern mit komplexer Geometrie und Oberflächenstruktur aufgebracht werden können. Diese Vorteile sind für die Herstellung von PROX-Katalysatoren interessant, da hier metallische Systeme aus kleinsten Partikeln benötigt werden und als Träger feste Schwämme wegen ihres geringen Druckverlusts und ihrer ausgezeichneten Wärme- und Stofftransporteigenschaften eingesetzt werden sollen. Die kontrollierte Abscheidung der mono- oder bimetallischen Nanopartikeln erfordert die genaue Kenntnis der Beladungskinetik sowie des Phasenverhaltens und der Löslichkeit der metallorganischen Prekursoren im überkritischen Fluid (hier CO2) und wird im Arbeitskreis Türk untersucht. In reaktionstechnischen Experimenten im Arbeitskreis Kraushaar werden Aktivität, Selektivität und Vergiftungsresistenz der Katalysatoren in der PROX-Reaktion ermittelt und die Makrokinetik bei Realbedingungen erfasst. Zusätzlich soll durch die Kombination von Chemisorptions-experimenten, Transientenmessungen und durch die Analyse der Zusammensetzung und Elektronenstruktur von Kern und Oberfläche der Nanopartikeln auf unterschiedlichen Washcoats das mikrokinetische Zusammenwirken von CO- und O2-affinen Aktivzentren untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen