Stabilisierung von nanoskaligen Edelmetall-Inseln auf oxydischen Trägern durch gezielte Einstellung der Oberflächentextur

• Antragsteller: Privatdozent Dr.-Ing. Martin Seipenbusch
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Verfahrenstechnik ; Chemische und Thermische Verfahrenstechnik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 237377343

Die katalytische Aktivität ist über die spezifische Oberfläche, in einigen Fällen auch über Strukturabhängigkeiten von Oberflächenreaktionen, eng mit der Größe metallischer Partikeln verknüpft. Zur Erhaltung einer feinen Verteilung des katalytischen Materials im Reaktor werden Metalle daher häufig in geträgerter Form, dispergiert auf einem oxydischen Trägermaterial eingesetzt. Allerdings werden auch hier unter Einwirkung erhöhter Prozesstemperaturen Sinterprozesse und Partikelwachstum beobachtet. Ziel des hier vorgeschlagenen Projekts ist es, durch gezielte Texturierung des Trägeroxyds Metall-Inseln zu immobilisieren und auf diese Weise Sintervorgänge zu unterbinden. Über Chemical-Vapor-Synthesis (CVS) und Flammen-Sprühpyrolyse werden partikelförmige Katalysatorträger bestehend aus SiO2, TiO2 und Al2O3 erzeugt und über unterschiedliche Wege texturiert. Nachdem in der ersten Projektphase eine Bibliothek verschiedener Oberflächentexturen erstellt werden wird, werden diese Materialien hinsichtlich ihrer stabilisierenden Funktion getestet. Zu diesem Zweck werden Pt-Inseln mittels Chemical-Vapor-Deposition (CVD) auf ausgewählte Oxyd-Strukturen aufgebracht. In einer anschließenden Temperbehandlung werden die Beweglichkeit der Inseln und die Veränderung ihrer Größe beobachtet und kinetische Parameter des Sinterns bestimmt. Über den Zeitraum des gesamten Projekts wird die Röntgenkleinwinkelstreuung (SAXS) als Analysemethode eine wichtige Rolle spielen, da diese Methode die erforderliche Quantifizierung der erzeugten Textureigenschaften, wie die fraktale Dimension der Oberfläche, ermöglicht. Zudem wird eine eingehende Untersuchung der Oberflächenchemie mithilfe von Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS, X-ray Photoelectron Spectroscopy) durchgeführt werden, um eine Extraktion des rein physikalischen Struktureinflusses aus den bestimmten Sinterkinetiken zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Personen: Dr. Michael Bruns; Professor Dr.-Ing. Hermann Nirschl