Kinetik und Mechanismen von Gasphasenreaktionen aromatischer Kohlenwasserstoffe

• Antragsteller: Professor Dr. Matthias Olzmann
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 58345220

• Erstellungsjahr: 2012

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Ziel des Projektes war die Untersuchung der Reaktionskinetik homogener Gasphasenreaktionen, die beim Aufbau und Abbau aromatischer Kohlenwasserstoffe im Prozess der Pyrokohlenstoff-Abscheidung bedeutsam sind. Im Zentrum des Interesses standen Reaktionen ungesättigter C3-Spezies sowie ein- und mehrkerniger Aromaten. Die Experimente wurden in Stoßwellenapparaturen mit zeitaufgelöster optisch-spektroskopischer und massenspektrometrischer Detektion durchgeführt. Im Bewilligungszeitraum wurden vier Reaktionen umfassend kinetisch charakterisiert und für die Modellierung der Pyrolyseprozesse parametrisiert: 1. der thermische Zerfall von C2H5I im Temperaturbereich 950–1200 K als universelle Quelle für H-Atome in Stoßwellenexperimenten, 2. der thermische Zerfall von Propin und Allen sowie deren schnelle gegenseitige Isomerisierung, 3. der thermische Zerfall des Propargylradikals, 4. die Rekombination von Phenylradikalen und deren Disproportionierung unter Bildung von Benz-in. Die ebenfalls vorgesehenen Untersuchungen zur Kinetik mehrkerniger Aromaten verliefen nicht wie geplant. Aufgrund der geringen Dampfdrücke dieser Verbindungen war eine sehr starke äußere Beheizung der Stoßwellenapparaturen und Mischkessel notwendig. Dadurch ließen sich Kondensationsprozesse an Kältebrücken nicht vollständig vermeiden. In der Folge war es nicht möglich, die für die TOF-MS-Untersuchungen erforderlichen vergleichsweise hohen Anfangskonzentrationen wohldefiniert einzustellen. Hierfür müssen zukünftig alternative Nachweismethoden entwickelt werden.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Hightemperature kinetics of propyne and allene: Decomposition vs. isomerization. Proc. Combust. Inst. 33, 267-272 (2011)
  B. R. Giri, R. X. Fernandes, T. Bentz, H. Hippler, M. Olzmann
  
• Pyrolysis of ethyl iodide as hydrogen atom source: Kinetics and mechanism in the temperature range 950-1200 K. Z. Phys. Chem. 225, 1117-1128 (2011)
  T. Bentz, M. Szöri, B. Viskolcz, M. Olzmann
  
• The phenyl + phenyl reaction as a pathway to benzynes: An experimental and theoretical study. Chem. Phys. Lett. 513, 20-26 (2011)
  S. H. Dürrstein, M. Olzmann, J. Aguilera-Iparraguirre, R. Barthel, W. Klopper