Modellierung von Wasserstoff Spillover auf reduzierbaren Metalloxiden mittels Übergangs-Metall Hydride als wohl-definierten H▪ Donoren

• Antragsteller: Professor Dr. Deven Estes
• Fachliche Zuordnung: Technische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 533915215

Wasserstoff-Spillover ist die Übertragung von Protonen und Elektronen von Oberflächen, die H2 aktivieren (normalerweise Metallpartikeln) zu denen die kein H2 aktivieren (meistens Metalloxide) und ist bekannt in viele Reaktionen der heterogenen Katalyse. Eine Reaktion, M/EO3 (E = M, W) oder M/Nb2O5 katalysierte Hydrodeoxygenierung von aromatischen Alkoholen wie Cresol, Anisol oder Phenol ist interessant für die Verarbeitung von Ligninbiomasse als chemische Rohstoff. H2 Spillover könnte die Selektivität für wertvollen aromatischen Produkten erhöhen durch die Bildung von reduzierten Metallzentren die C-O Bindungen spalten aber keine aromatischen Ringe hydrieren. Sehr wenige Information über die Thermodynamik, Kinetik, Mechanismus und rolle von H2 Spillover in katalytische Reaktionen ist bekannt, hauptsächlich wegen der undefinierten Oberflächenstrukturen. Ins besondere, die Oberflächen der Metallpartikeln von denen H übertragen wird, besteht aus verschiedenen Oberflächen und Defekten mit unterschiedlichen Eigenschaften. Doch die wohl-definierte Strukturen der molekularen Metallkomplexen hat es erlaubt die Mechanismen von Proton-Elektron Transfer- Reaktionen (PET) zu erkunden, so dass die Thermodynamik und Kinetik jetzt vorhersagbar sind. In diesem Antrag, werden wir die undefinierten Metallpartikeln mit wohl-definierten Übergangsmetallhydride wie HV(CO)4dppe (1), CpCr(CO)3H (3) und HCo(CO)4 ersetzen um die Thermodynamik und Kinetik der H2 Spillover auf MoO3, WO3, und Nb2O5 und deren Rolle in HDO von Cresol, Anisol und Phenol besser zu verstehen. Analyse der Reaktionsprodukte von Metallhydride mit Metalloxiden mittels EPR, UV-Vis und XAS wird es erlauben spektroskopische Merkmale des Spillover zu identifizieren. Titration der Metalloxide mit Metallhydriden wird es erlauben die Thermodynamik von Spillover zu messen, während kinetische Messungen (mittels IR und NMR Spektroskopie) werden auch information über das Mechanismus von H2 Spillover liefern. Am Ende, werden wir die oben-gemachte Messungen benutzen um die Spillover-Grad für verschiedenen Metall/Metalloxid-Kombinationen vorherzusagen und verstehen wie die Spillover-Grad die Aktivität und Selektivität von HDO beeinflusst. Dies wird uns viele Einsichten in der H2 Spillover und deren Rolle in der Katalyse geben.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen