Anorganische Funktionsmaterialien
Dr. Sebastian Wohlrab
Feststoff-Katalysatoren
Die wissensbasierte Neu- und Weiterentwicklung von Anorganischen Materialien ist essentiell für Fortschritte auf dem Gebiet der heterogen katalysierten Reaktionsführung. Dazu gehören im Wesentlichen die Adaption neuer Synthesetechniken sowie die Konzentration auf das vertiefte Verständnis ausgewählter Anorganischer Verbindungen. Der Themenbereich beschäftigt sich mit der Synthese von nanoskaligen Oxiden und geträgerten Metall- und Legierungspartikeln.
Ein wesentlicher Aspekt der Partikelsynthese ist die Reproduzierbarkeit bei der Herstellung einheitlicher Partikel. Zur Erzeugung morphologisch definierter Feststoff-Katalysatoren bietet sich die Synthese in sogenannten Templaten an, so dass sogar konventionelle Katalysatoren ein breiteres Anwendungsspektrum erfahren können. Hierbei wird die spätere Morphologie von einer Matrix vorgegeben, die nach erfolgter Katalysatorsynthese abgetrennt werden kann. Es resultieren einheitliche Partikel in Größe und Form. Weitere genutzte Methoden basieren auf Weiterentwicklungen von bekannten Sol-Gel-Techniken, Solvothermalmethoden und adsorptiv kontrollierten Fällungsreaktionen.
- Katalytisch aktive Wismutmolybdatphasen sind Ausgangsstrukturen von Multielementoxiden für Selektivoxidationen
Nanoporöse und dichte anorganische Membranen
Dr. Mahmoud Al Daroukh
Der Einsatz anorganischer Membranen gewinnt zunehmend an Bedeutung wegen der hohen Energieeffizienz gegenüber anderen Trennverfahren. Die anorganischen Membranen zeichnen sich durch hohe chemische und thermische Beständigkeit, eine hohe Permeanz und hohe Trennfaktoren aus. Sie neigen weniger als Polymermembranen zum Fouling und haben eine hohe Druck- und Druckwechselbetändigkeit.
Nanoporöse Membranen bestehen aus geträgerten dünnen Sol-Gel-Schichten aus SiO2, TiO2, ZrO2 mit Poren < 1 nm oder aus Molekularsiebkristallen mit Porenöffnungen zwischen 0,26 bis 0,75 nm, mit denen Moleküle mit Molekulargewichten < 1000 getrennt werden können. Diese Membranen können im Temperaturbereich 25 °C bis 550 °C eingesetzt werden.
Die dichten Membranen bestehen aus kristallinen Oxidschichten, die im Temperaturbereich 700 – 1000 °C selektiv Sauerstoff leiten. Durch Platzwechselvorgänge gelangt der Sauerstoff der Luft von der Feedseite infolge einer Partialdruckdifferenz zur Permeatseite. Damit können solche Membranen vorteilhaft zur O2 –Anreicherung in einem inerten Sweepgas oder zur Partialoxidation in einem Reaktionsgas eingesetzt werden.
