Calixaren-funktionalisierte MoS2-Nanopartikel als Katalysatoren für HDS-Reaktionen

• Antragsteller: Dr. Christian Schöttle
• Fachliche Zuordnung: Anorganische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 325483629

Gesetzliche Richtlinien und die abnehmende Qualität der weltweiten Ölreserven erfordern immer effizientere Katalysatoren zur Desulfurierung von Mineralölprodukten. Materialien für die Hydrodesulfurierung (HDS) basierend auf Molybdänsulfid (MoS2) stellen dabei ein schnell wachsendes Gebiet der industriellen Anwendung sowie der akademischen Forschung dar. Entscheidend sind hierbei hohe Katalysatoroberflächen zu erhalten, um die katalytische Aktivität zu erhöhen sowie die Stabilisierung von kleinen Partikelgrößen während der Katalyse bei hohen Temperaturen unter reduzierenden Bedingungen. Basierend auf der Synthese von sehr kleinen, qualitativ hochwertigen MoS2-Nanopartikeln die ich während meiner Doktorarbeit darstellen konnte, möchte ich diese Bausteine nun einsetzen um katalytisch aktive und stabile Materialien zu synthetisieren, welche ihre hohe Aktivität und Selektivität unter Katalysebedingungen beibehalten. Mein Ziel ist es ein Verständnis für den Zusammenhang zwischen Struktur und katalytischen Prozessen zu erarbeiten, als Grundstein für die Entwicklung meiner akademischen Karriere. Ich strebe einen Postdoktorandaufenthalt in der Gruppe von Professor Katz an der University of California in Berkeley an, da diese eine der weltweit führenden Gruppen im Hinblick auf die Oberflächenfunktionalisierung von Clustern und Nanopartikeln mit Calixaren-Liganden ist. Diese großen, sterisch anspruchsvollen Liganden verhindern Agglomeration und erzeugen gleichzeitig freie Koordinationsstellen auf der Oberfläche. Die Gruppe von Alexander Katz konnte bereits zeigen, dass die Kombination von sehr großen Liganden und sehr kleinen Nanopartikeln dazu führt, dass die Liganden die Oberfläche der Partikel nicht optimal absättigen können. Daraus resultieren nicht abgesättigte, freie Koordinationsstellen, welchen eine entscheidende Rolle zur Stabilisierung von katalytisch sehr aktiven und damit überaus interessanten Zentren für die Hydrodesulforierung zugesprochen wird. Darüber hinaus können die Calixaren-Liganden je nach funktionellen Gruppen (elektronenschiebend oder -ziehend) die an die Nanopartikel koordinieren, sowie der Einbau von Nickel in die MoS2-Nanopartikel, deren elektronischen Eigenschaften und somit auch deren katalytischen Eigenschaften beeinflussen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Alexander Katz