Entwicklung und Einsatz einer DRIFTS-Meßzelle zur In-situ-Spektroskopie heterogen katalysierter Gasphasenoxidationen

Krauß, Kai (2000)
Entwicklung und Einsatz einer DRIFTS-Meßzelle zur In-situ-Spektroskopie heterogen katalysierter Gasphasenoxidationen.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

Das Ziel der Arbeit war die Detektion von Oberflächenadsorbaten auf technisch eingesetzten Feststoffkatalysatoren bei heterogen katalysierten Partialoxidationen von alpha, beta-ungesättigten Aldehyden zu den entsprechenden Carbonsäuren. Hierzu wurde die Diffuse-Refexions-Infrarot-Fourier-Transformationsspektroskopie (DRIFT-Spektroskopie) eingesetzt. Aufgrund prinzipieller Probleme (Überlagerung der Gasphasen- und Adsorbatabsorption) konnten die Untersuchungen nicht mit kommerziellen Meßzellen erfolgen. Im Rahmen der Arbeit ist es gelungen, eine neue Meßzelle zu entwickeln, die es erlaubt, nur die Adsorbate zu detektieren. Sie zeichnet sich dadurch aus, daß sowohl Katalysatorprobe als auch Referenzsubstanz im selben Probenraum untergebracht und somit demselben Reaktionsgas ausgesetzt sind. Beide Substanzen sind in Probengefäßen auf einem drehbaren Teller im Innern der Meßzelle gelagert und können abwechselnd in den Spektrometerstrahlengang gebracht werden. Das Anwendungspotential der Meßzelle erstreckt sich von der Untersuchung von Adsorbatstrukturen und Änderungen von Katalysatoren bzw. Festkörpern über die Ermittlung spezifischer Adsorbatmengen und Reduktionsgrade bis hin zu dem Einsatz als „Fenster in den Reaktor“. Mit Hilfe dieser Meßzelle wurden als Modellreaktionen Partialoxidationen ungesättigter Aldehyde zu den entsprechenden Carbonsäuren an zwei unterschiedlichen Katalysatorsystemen untersucht. Es konnten im wesentlichen die in der Literatur mit Transmissionstechniken gefundenen Adsorbate und die daraus abgeleiteten Mechanismen für die Selektivoxidation eines C3-Aldehydes zur korrespondierenden Carbonsäure bestätigt werden. Es ließ sich zeigen, daß die Umsetzung eines C4-Aldehydes nach dem gleichen Mechanismus abläuft.

Typ des Eintrags:

Dissertation

Erschienen:

2000

Autor(en):

Krauß, Kai

Art des Eintrags:

Erstveröffentlichung

Titel:

Entwicklung und Einsatz einer DRIFTS-Meßzelle zur In-situ-Spektroskopie heterogen katalysierter Gasphasenoxidationen

Sprache:

Deutsch

Referenten:

Vogel, Prof. Dr.- G. Herbert ; Dinse, Prof. Dr. Klaus Peter

Berater:

Vogel, Prof. Dr.- G. Herbert

Publikationsjahr:

15 Juni 2000

Ort:

Darmstadt

Verlag:

Technische Universität

Datum der mündlichen Prüfung:

15 Mai 2000

URL / URN:

urn:nbn:de:tuda-tuprints-554

Kurzbeschreibung (Abstract):

Alternatives oder übersetztes Abstract:

Alternatives Abstract

Sprache

The aim of this work was the detection of surface adsorbates on technically employed solid-phase-catalysts of heterogeneously catalysed partial oxidations of alpha, beta-unsaturated aldehydes to the corresponding acids. Therefore, diffuse-reflectance-infrared-fourier-transformation-spectroscopy (drift-spectroscopy) was used. As a consequence of generally present problems (superposition of gas-phase- and adsorbate-absorption), measurements could not be carried out in commercially available measuring-cells. Within the scope of this work it was possible to develop a new measuring-cell that allows to detect adsorbates exclusively. As a new feature, the catalyst specimen as well as the reference-substance are placed in the same sample compartment and with that are exposed to the identical gas-atmosphere. Both, the catalyst as well as the reference-substance are placed in two sample cups inside of the reaction chamber on a revolvable gear wheel. With that, it is possible to switch between these two sample cups which can be introduced alternately into the IR-beam of the spectrometer. The scope of applications of this measurement cell covers investigations of structures of adsorbates and also changes of catalysts and solids respectively. Moreover, it can be used in the determination of the specific quantities of adsorbates and degrees of reduction of the catalyst. And finally it can be introduced as a “window into the reactor”. With the help of the new measuring cell partial oxidations of unsaturated aldehydes to the corresponding acids were examined as model reactions at two different catalyst-systems. Substantially, the adsorbates described in the literature, investigated in transmission modes and the deduced mechanisms for selective oxidation of C3-aldehydes to their corresponding acids could be confirmed. In addition it could be shown that the conversion of a C4-aldehyde follows the same mechanism.

Englisch

Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC):

500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie

Fachbereich(e)/-gebiet(e):

07 Fachbereich Chemie

Hinterlegungsdatum:

17 Okt 2008 09:20

Letzte Änderung:

26 Aug 2018 21:24

PPN:

Referenten:

Vogel, Prof. Dr.- G. Herbert ; Dinse, Prof. Dr. Klaus Peter