SFB 1452:  Katalyse an flüssigen Grenzflächen (CLINT)

Fachliche Zuordnung Wärmetechnik/Verfahrenstechnik
Chemie
Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Physik
Förderung Förderung von 2021 bis 2025
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431791331
 

Projektbeschreibung

Unser SFB "Catalysis at Liquid Interfaces (CLINT) verfolgt einen grundlegend neuen Ansatz in der Katalyseforschung: Wir wollen die hochdynamische, anisotrope Umgebung flüssiger Grenzflächen nutzen, um katalytisch aktive Zentren mit einzigartigen Eigenschaften zu erzeugen. Wenn es gelingt, aktive Zentren an der Grenzfläche von Flüssigkeiten gezielt anzureichern und die daraus resultierenden, veränderten Eigenschaften zu nutzen, eröffnen sich neue Wege zur Entwicklung technischer Katalysatoren mit bisher unerreichter Selektivität, Produktivität, Stabilität und Handhabbarkeit. CLINT umfasst vier, eng miteinander verknüpfte Forschungsbereiche (A, B, C, M). Alle nutzen geträgerte Flüssigkeiten mit extrem niedrigem Dampfdruck, um stabile Systeme für kontinuierlichen Gasphasenreaktionen zu entwickeln.Der Bereich A "SCALMS" erforscht die dynamische Bildung katalytisch aktiver Zentren an der Grenzfläche geträgerter, flüssiger Legierungstropfen in Gegenwart reaktiver Gase. Das kürzlich von vier Projektleitern gemeinsam entwickelte Konzept der "Supported Catalytically Active Liquid Metal Solutions (SCALMS)" stellt einen neuen Zugang zu heterogenen "Single-Site"-Katalysatoren dar, die einzigartige Reaktivität, höchste Metalleffizienz und Stabilität verbinden. Der Bereich B "Interface-Enhanced SILP" untersucht molekulare Katalysatoren, die sich mit hoher Präferenz an den Grenzflächen geträgerter ionischer Flüssigkeiten ("Supported Ionic Liquid Phase", SILP) anreichern. Wir wollen die besondere Reaktivität von Komplexen, die sich bevorzugt an der Gas/Flüssig- bzw. der Flüssig/Fest-Grenzfläche aufhalten, identifizieren und gezielt nutzen. Der Bereich C "Advanced SCILL" erforscht die dynamische Wechselwirkung ionischer Flüssigkeiten mit der reaktiven Grenzfläche katalytisch aktiver Metalle. Dabei soll das erfolgreiche "Solid Catalyst with Ionic Liquid Layer (SCILL)"-Konzept durch den Einsatz funktionalisierter ionischer Flüssigkeiten und die Entwicklung neuartiger (elektro-)katalytischer Umwandlungen entscheidend erweitert werden. Die Bereiche A, B und C sind durch übergreifende Forschungsaspekte eng miteinander verbunden. Diese betreffen Benetzung, selektive Adsorption, Diffusion und Mobilität, Segregation und Anreicherung, Liganden- und Ensembleeffekte, sowie die Anisotropie der Reaktionsumgebung an der flüssigen Grenzfläche. Um das Verständnis dieser Aspekte mit einer gezielten Materialentwicklung zu verbinden, erstrecken sich unsere Untersuchungen von idealen Modellsystemen bis zu Realkatalysatoren und schließen in situ und operando Methoden ein. Der Bereich M "Modellierung und Simulation" erforscht diese gemeinsamen Aspekte durch theoretische Untersuchungen, die z.B. die elektronischen Eigenschaften komplexer Flüssigkeitsgrenzflächen und die Verteilung aktiver Zentren vorhersagen sowie Einblicke in die Dynamik, Selbstorganisation und Strukturbildung geben. Auf diese Weise soll ein umfassender Zugang zur Katalyse an flüssigen Grenzflächen entwickelt werden.
DFG-Verfahren Sonderforschungsbereiche

Laufende Projekte

Abgeschlossene Projekte

Antragstellende Institution Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Beteiligte Institution Forschungszentrum Jülich GmbH
Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK)
Helmholtz-Institut Erlangen-Nürnberg für Erneuerbare Energien (HI ERN); Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie
Beteiligte Hochschule Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU)
Department Chemie
Lehrstuhl für Anorganische Chemie
Sprecher Professor Dr. Peter Wasserscheid