Struktur-Reaktivitäts-Beziehungen in MoO3-basierten Katalysatoren für die Hydro-deoxygenierung von Lignin-Pyrolyseprodukten

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Privatdozent Ali Abdel-Mageed, Ph.D., seit 2/2022; Professorin Dr. Angelika Brückner
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung ; Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 442613239

Nicht nahrungsrelevante nachwachsende Rohstoffe, die als Hauptbestandteil Lignin enthalten, gewinnen als Ersatz für fossile Ressourcen immer mehr an Bedeutung. Pyrolyseöl, das aus Lignin gewonnen wird, enthält 20-40 % gebundenen Sauerstoff, der für die weitere Verwertung entfernt werden muss. Dies geschieht durch katalytische Umsetzung mit Wasserstoff (Hydrodeoxygenierung, HDO), üblicherweise in flüssiger Phase nach Kondensation der gasförmigen Pyrolyseprodukte. Wesentlich attraktiver wäre jedoch deren HDO in der Gasphase, direkt im Anschluss an die Pyrolyse, da dies die intermediäre Kondensation erübrigen und somit Kosten sparen würde. Im Gegensatz zur HDO in flüssiger Phase, wurde die Gasphasen-HDO bisher aber nur wenig untersucht. Das soll in diesem Projekt unter Verwendung von Lignin-relevanten Modellsubstraten mit unterschiedlich gebundenem Sauerstoff (Phenol, Anisol, Guaiacol) an Katalysatoren auf der Basis von Molybdänoxid erfolgen. Es wird ein integrierter Ansatz verfolgt, der die Synthese gezielt mit Zweitmetallionen modifizierter MoO3-Katalysatoren, deren katalytische Testung incl. Parameteroptimierung sowie umfassende spektroskopische in situ/operando-Untersuchungen ihrer Wirkungsweise gleichermaßen einschließt. Ziel dieses Projektes ist es, aufzuklären, ob und wie Aktivität und Selektivität (z. B. Erhalt aromatischer Bindungen, Vermeidung der Freisetzung von Methan) sowie Stabilität (z. B. Resistenz gegen Verkokung) in der Gasphasen-HDO der Modellsubstrate gesteuert werden können, und zwar durch Modifizierung der Redox- und Säure-Base-Eigenschaften von MoO3 mittels Dotierung mit Zweitmetallionen unterschiedlicher Valenz und Reduzierbarkeit.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Angela Köckritz, bis 2/2022