SFB 1333:  Molekulare heterogene Katalyse in definierten, dirigierenden Geometrien

Fachliche Zuordnung Chemie
Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Physik
Wärmetechnik/Verfahrenstechnik
Förderung Förderung seit 2018
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 358283783
 

Projektbeschreibung

Der SFB 1333 identifiziert und quantifiziert die Einflüsse von definierten, dirigierenden Geometrien auf chemische Katalysatoren. Ziel ist es diese Erkenntnisse zu nutzen, um die Prinzipien der Biokatalyse auf immobilisierte molekulare Katalysatoren in mesoporösen Materialien zu übertragen. Ziel ist es hybride Systeme zu generieren, die im Vergleich zu Enzymen ähnliche oder höhere Reaktivität und Selektivität zeigen. So können neuartige, hochgradig effiziente katalytische Reaktionen entwickelt werden, welche unter homogen- oder klassisch heterogenkatalytischen Bedingungen nicht oder nur ineffizient ablaufen.Zu diesem Zweck immobilisieren wir Organometall- bzw. Organokatalysatoren selektiv in den Poren definierter, mesoporöser Trägermaterialien. Besonders wichtig ist dabei die Reproduzierbarkeit der Katalysatorimmobilisierung um definierte, synergistisch operierende Hybride aus Katalysator und Trägermaterial realisieren zu können. Der Einfluss des Ordnungsgrades der Poren und der dirigierende Einfluss der Mesoporen auf die Leistungsfähigkeit der Katalysator-Trägermaterialhybride werden im SFB 1333 untersucht und die erzielten Ergebnisse werden mit denen der analogen homogen- und heterogenkatalytischen Systeme verglichen. Kontinuierliche Reaktionsführung im Flussreaktor erlaubt die Untersuchung des Einflusses von definierten dirigierenden Geometrien auf die Reaktionskinetik und Selektivität der katalytischen Reaktionen unter Durchfluss-Bedingungen. Um all diese Effekte definierter, dirigierender Geometrien eindeutig identifizieren, zuordnen und quantifizieren zu können, steht im SFB 1333 eine breite Palette an hochentwickelten analytischen Methoden und Simulationstechniken zur Verfügung.In der zweiten Förderperiode werden wir auf den bisher erzielten Ergebnissen aufbauen, indem wir die bis dato entwickelten Trägermaterialien verwenden und die Bandbreite an katalytischen Reaktionen stark erweitern. Darüber hinaus werden wir erste Schritte in Richtung technischer Anwendung gehen, indem der Einfluss unterschiedlicher Reaktorkonzepte auf die Katalysen in definierten dirigierenden Geometrien untersucht wird. Im analytischen Bereich werden wir weiter jene Analysemethoden verwenden und weiterentwickeln, welche sich in der ersten Förderperiode als essentiell herausgestellt haben, gleichzeitig aber auch neue analytische Methoden nutzen. Theorie und Simulation modellieren katalytische Prozesse über alle Längenskalen, beginnend mit Elektronenstrukturmethoden, über atomistische und vergröberte Molekulardynamik bis hin zu Kontinuumstheorien. Erweitert wird unser Repertoire unter anderem um maschinelle Lernverfahren zur ab-initio-Modellierung von Materialien. Für alle diese Forschungsfelder werden wir maßgeschneiderte Forschungsdatenformate implementieren und damit den Weg für eine interoperable ganzheitliche Strategie des Datenmanagements in der Katalyseforschung nach den F.A.I.R.-Prinzipien bereiten.
DFG-Verfahren Sonderforschungsbereiche

Laufende Projekte

Abgeschlossene Projekte

Antragstellende Institution Universität Stuttgart
Beteiligte Institution Max-Planck-Institut für Festkörperforschung (MPI-FKF)
Beteiligte Hochschule Philipps-Universität Marburg; Ruhr-Universität Bochum; Universität Paderborn
Sprecher Professor Dr. Michael R. Buchmeiser