Daria Gashnikova

Entwicklung von stabileren und leistungsfähigeren Edelmetallkatalysatoren

Katalysatoren sind für viele industrielle chemische Anwendungen unerlässlich, da sie chemische Reaktionen beschleunigen und Prozesse energieeffizienter gestalten ohne dabei selbst verbraucht zu werden. In vielen Bereichen spielen dabei Edelmetallkatalysatoren aufgrund ihrer hohen Aktivität und chemischen Beständigkeit eine Schlüsselrolle, z.B. in der Emissionskontrolle, bei der Synthese von Feinchemikalien oder bei der Wasserstoffherstellung. Dabei ist es von entscheidender Bedeutung, die eingesetzte Menge einer solch limitiert verfügbaren und teuren Ressource wie Edelmetalle möglichst gering zu halten. Dies erfordert ein tiefgehendes Verständnis über das Verhalten von Edelmetallkatalysatoren während der Reaktion. Winzige Edelmetall-Nanopartikel (Größenordnung von 10-9 m) in einem derartigen Katalysator reagieren dynamisch auf jede Änderung in der Reaktionsatmosphäre und verändern entsprechend ihre Struktur. So können Edelmetallatome je nach Reaktionsbedingungen entweder zu größeren Partikeln wachsen oder in Einzelatome zerfallen. Beide Prozesse führend meistens zur schlechteren katalytischen Aktivität und sind daher unerwünscht.
In meiner Promotion habe ich an neuen Konzepten zur Entwicklung von leistungsfähigeren und stabileren Edelmetallkatalysatoren geforscht. Zusammen mit weiteren Wissenschaftler*innen am Karlsruher Institut für Technologie konnten wir zeigen, dass die gezielte wissensbasierte Anpassung des Trägermaterials, auf welchem Edelmetallnanopartikel fein verteilt vorliegen, es ermöglicht, die oben beschriebenen Deaktivierungsprozesse zu limitieren. Dabei wurden die unterschiedlichen Wechselwirkungen zwischen Edelmetallen und verschiedenen Trägermaterialien ausgenutzt, um schließlich die Menge an eingesetzten Edelmetallen zu reduzieren. Somit kann diese Strategie zukünftig zur Edelmetalleinsparung und Ressourcenschonung beitragen.

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