Aktive Zentren in Eisen-Zeolith-Katalysatoren für Reaktionen mit Stickoxiden

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Angelika Brückner; Professor Dr. Wolfgang Grünert; Professor Dr. Volker Schünemann
• Fachliche Zuordnung: Technische Chemie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 191286254

Ziel des Verlängerungsantrags ist die Aufklärung von aktiven Zentren und mechanistischen Details wichtiger Reaktionen der Umweltkatalyse an Fe-Zeolithen auf der Grundlage einer verbesserten Strukturanalytik für die infrage kommenden Eisenspezies. Es ist vorgesehen, durch Rückbezug auf feldabhängige Tieftemperatur-(TT-)Mößbauer-Analysen bereits existierender und neu zu präparierender (57)Fe-ZSM-5-Materialien wellenzahlabhängige Extinktionskoeffizienten für die quantitative Analyse von Fe(III)-Spezies durch UV-Vis-Spektroskopie abzuschätzen. Gleichzeitig sollen UV-Vis-Zuordnungen durch (TT-)Mößbauerspektroskopische Analyse speziell präparierter Proben mit hohen Intensitäten unklarer UV-Vis-Signale verbessert werden. Die in der ersten Projektphase begonnene Identifizierung aktiver Zentren durch post-mortem-Tieftemperatur-Mößbauerspektroskopie an Proben sehr unterschiedlicher katalytischer Aktivität soll abgeschlossen und durch flankierende Untersuchungen abgesichert werden. Schwerpunkt ist dabei die Standard-SCR, für die es klare Anzeichen für die Aktivität oligomerer Fe(III) -Oxo-Spezies gibt. Durch semiquantitative Reaktivitätsabschätzungen an Proben mit variierendem Anteil isolierter und oligomerer Species soll festgestellt werden, ob der darüber hinaus vermutete Beitrag isolierter Fe-Oxo-Spezies signifikant ist. Darüber hinaus sollen die Ursachen für die drastische Steigerung der NO-Oxidationsaktivität von frisch präpariertem Fe-ZSM-5 durch Redox-Aktivierung aufgeklärt werden. Zur Stützung der bereits getroffenen Identifizierung der aktiven Zentren für die schnelle SCR mit durch 'Al-Paare' im Gerüst stabilisierten isolierten Fe(II)-Ionen soll eine Serie von Katalysatoren mit Fe in ZSM-5-Zeolithen unterschiedlicher Al-Verteilung (und damit unterschiedlicher Häufigkeit der Al-Paare) hergestellt und untersucht werden. Zur Absicherung des Befundes, dass die aktiven Zentren der Standard-SCR im Reaktionsgemisch dreiwertig sind und vorhandenes Fe(II) nicht am Reaktionsgeschehen teilnimmt, soll dessen Reoxidation kinetisch verfolgt und deren Geschwindigkeit mit der der SCR-Reaktion verglichen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen