Trägereinfluss bei Vanadiumoxid-Katalysatoren zur selektiven Oxidation kurzkettiger Alkane

In dieser Arbeit wurde die oxidative Dehydrierung (ODH) von Propan zu Propen an einem Modellkatalysatorsystem untersucht. Die Katalysatoren bestanden aus Vanadiumoxiden, die auf einem geordneten mesoporösen Silica-Material (SBA-15) als hochdisperse Vanadiumoxide aufgebracht wurden. Um den Einfluss des Trägermaterials auf die katalytischen Eigenschaften der Vanadiumoxid-Spezies zu untersuchen, wurde das SBA-15 mit hochdispersen Titanoxiden modifiziert. Durch schrittweise Änderung der Vanadium- und Titanoxid-Beladung wurde eine große Probenmatrix erhalten, die allen möglichen Si-, V-, Ti- und gemischten Element-Kombinationen gerecht wird. Durch chemisches Anheften (engl. "grafting") von Metallalkoxiden an die Silanolgruppen des SBA-15 wurden diese Katalysatoren hergestellt. Eine Vielzahl an analytischen Methoden (N2-Physisorption ("BET"), XRD, FTIR-, UV/Vis-, Raman- und NEXAFS-Spektroskopie, TGA, TEM und SEM, XRF) wurde angewendet, um die Topologie der Vanadiumoxid-Titanoxid-Oberflächenstrukturen sowie die molekulare Struktur der Vanadiumcluster aufzuklären und ihren Einfluss auf die Ligandeneffekte der oxidativen Dehydrierung von Propan zu Propen zu überprüfen. Reine hochdisperse vanadiumoxidhaltige Proben verhalten sich sehr ähnlich in der ODH von Propan zu Propen, nur Proben mit Nanokristalliten bilden hier eine Ausnahme. Das gemischte V/Ti/SBA-15-System ist komplexer: Titan bewirkt, bei gleicher Vanadiumbeladung, eine höhere Aktivität in der Reaktion. Mit höherer Titanbeladung wird bei der 4V/14Ti/SBA-15-Probe eine besondere Synergie der Metalloxid-Spezies aufgedeckt, die eine extrem hohe Raumzeitausbeute an Propen (5 g C3H6 gKat-1 h-1) und eine gemeinsame gemischte V Ti-Oxid-Monolage bewirkt. In dieser gemeinsamen Monolage ist die Häufigkeit der V-O-V- und V-O-Ti-Bindungen maximiert und Oligomere mit gemischten Metall-Zentralatomen (V und Ti) werden gebildet, welches in den auffälligen elektronischen und katalytischen Eigenschaften des Materials widergespiegelt wird. Diese durch Selbstorganisation geschaffenen aktiven Zentren sind außergewöhnlich.

Author dc:creator

• Wolfram, Till

Advisor dc:contributor.advisor

• Schlögl, Robert

Licence dc:rights.uri

• https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/de/

Language dc:language.iso

de, German

Identifier URI

urn:nbn:de:kobv:83-opus4-62069
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4330

OAI identifier oai:identifier

oai:depositonce.tu-berlin.de:11303/4627