Entwicklung fortschrittlicher Katalysatoren für die Dimethoxymethan-Synthese durch nichtoxidative Dehydrierung von Methanol in der Gasphase

• Antragstellerin: Professorin Dr. Regina Palkovits
• Fachliche Zuordnung: Technische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 512546329

Dimethoxymethan (DMM) und seine langkettigen Homologen, die Oxymethylenether, sind potenzielle Drop-in-Dieselzusätze oder Dieselalternativen für eine sauberere Verbrennung. Die Beimischung eines kleinen Anteils von DMM (ca. 15 %) zu herkömmlichen Dieselkraftstoffen kann aufgrund der besonderen Molekularstruktur mit hohem Sauerstoffgehalt und ohne C-C-Bindung bereits eine deutliche Verringerung der Rußbildung um 80 % ermöglichen. Die konventionelle DMM-Synthese erfolgt über die Oxidation von Methanol zu Formaldehyd (FA) und die anschließende Kondensation von FA mit Methanol zu DMM. Trotz der hohen katalytischen Leistungsfähigkeit und Prozessreife liegt der größte Nachteil der etablierten Verfahren im Verlust von wertvollem H2 in Form von Wasser während der Oxidation von Methanol zu FA, was zu einer geringen Nutzungseffizienz von H2 führt. Kürzlich konnten wir die nicht-oxidative Herstellung von DMM durch Gasphasen-Methanol-Dehydrierung über Cu/Hβ-Katalysatoren in einem Festbett-Durchflussreaktor beschreiben. Die entscheidende Rolle der Cu-Oxidationsstufe und des Verhältnisses von Metall- und Säurestellen konnte hervorgehoben werden, aber die Art der aktiven Stellen als Grundlage für eine wissensbasierte Katalysatoroptimierung blieb unbekannt und es kam zu einer erheblichen Katalysatordeaktivierung. Dieses Projekt zielt darauf ab, Einblicke in die Natur der aktiven Stellen von Cu/Hβ bei der nicht-oxidativen Dehydrierung von Methanol zu DMM zu gewinnen und den Katalysator rational zu optimieren. Daher wird die Studie eine umfassende Charakterisierung des Cu/dealuminierten Hβ-Katalysators und das Design von Sn-integrierten Cu/dealuminierten Hβ-Katalysatoren mit dem Ziel einer verbesserten Aktivität und Stabilität während Langzeitexperimenten umfassen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen