Sie befinden Sich nicht im Netzwerk der Universität Paderborn. Der Zugriff auf elektronische Ressourcen ist gegebenenfalls nur via VPN oder Shibboleth (DFN-AAI) möglich. mehr Informationen...
Active species identification of iron-based homogeneously and heterogeneously catalyzed reactions
Ort / Verlag
Paderborn
Erscheinungsjahr
2017
Verknüpfte Titel
Beschreibungen/Notizen
Tag der Verteidigung: 12.07.2017
ger: Edelmetallkatalysatoren dominieren den Markt in den letzten Jahrzehnten aufgrund ihrer überlegenen katalytischen Aktivität. Da sich aber die ökonomischen sowie die ökologischen Bedingungen seit einiger Zeit immer weiter verändern, wird ein Wechsel von Edelmetallen hin zu unedlen Alternativen immer attraktiver. Durch seine Ungiftigkeit, Verfügbarkeit und dem konstant niedrigen Preis, rückte Eisen in den Fokus der Forschung. In der vorliegenden Arbeit sind eisenbasierte Katalysatoren in homogenen Kreuzkupplungsreaktionen und in der heterogenen Kohlenstoffmonoxidoxidation Gegenstand der Untersuchungen. In beiden Anwendungsgebieten, sowohl homogen als auch heterogen, wurden durch Kombination mehrerer analytischer Methoden neuartige Einblicke in die Arbeitsweise der jeweiligen Katalysatoren erhalten. Um dies zu erreichen, wurden Standardtechniken, wie UV/Vis-, Raman- und Mößbauerspektroskopie, Röntgenpulverdiffraktometrie und die Bestimmung der spezifischen Oberfläche mit röntgenabsorptionsspektroskopischen Untersuchungen kombiniert. Dadurch konnten unabhängig vom Aggregationszustand Informationen über den Oxidationszustand, die Koordinationsgeometrie, die lokale und die elektronische Struktur des Eisens erhalten werden. Im Falle der Kreuzkupplungsreaktionen erlaubten diese Informationen eine Identifikation der katalytisch aktiven Spezies und die Formulierung eines Reaktionsmechanismus. Durch die Synthese vier verschiedener heterogener Katalysatoren für die Kohlenmonoxidoxidation, ausgehend von Eisennanopartikeln und ihrer unterschiedlichen katalytischen Aktivität, konnte eine Struktur-Aktivitäts-Beziehung ermittelt werden, wodurch strukturelle und elektronische Anforderungen für einen hochaktiven, eisenbasierten Katalysator in der Kohlenstoffmonoxidoxidation extrahiert wurden.
eng: Precious metal based catalyst systems dominate the market for the last decades, due to their superior catalytic performance. Since economic and ecologic circumstances recently changed, a replacement of noble metals by ignoble alternatives gets inevitable. Due to its non-toxicity, availability and stable low price iron came to the fore, recently. In this work, iron-based catalysts in homogeneous cross-coupling reactions and in heterogeneous carbon monoxide oxidation were subject of investigation. In both applications - homogeneous as well as heterogeneous - multiple analytical techniques were used to get insights into the operation process of the respective catalysts. Therefore, standard techniques, like UV/Vis-, Raman- and Mößbauer spectroscopy, X-ray diffraction and specific surface area determination after BET method, were combined with X-ray absorption fine structure spectroscopy. Thereby, information about oxidation state, coordination geometry, local and electronic structure of iron could be obtained - independent on aggregation of the sample. In case of cross-coupling reaction, this information allowed the identification of the catalytically active species and the formulation of a reaction mechanism. Through synthesis of four different heterogeneous catalysts for carbon monoxide oxidation. originating from iron nanoparticles and their varying catalytic activity, structural and electronic requirements for a highly active carbon monoxide oxidation catalyst could be extracted.