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Heterogene Bikatalysatoren

Heterogene Bikatalysatoren. Von Sebastian Leyrer. Heterogene Bikatalysatoren. Heterogene Bikatalysatoren. Chem. Soc. Rev., 2012, Vol 41, num 24,7965-8216 Bimetallic catalysts: A bridge from biomass to chemicals ; D. M. Alonso, S. G. Wettstein, A. Dumesic. Katalysator:

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Heterogene Bikatalysatoren

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Presentation Transcript

  1. Heterogene Bikatalysatoren Von Sebastian Leyrer Heterogene Bikatalysatoren Heterogene Bikatalysatoren Chem. Soc. Rev., 2012, Vol 41, num 24,7965-8216 Bimetallic catalysts: A bridge from biomass to chemicals ; D. M. Alonso, S. G. Wettstein, A. Dumesic

  2. Katalysator: → Beschleunigt (turn over frequency, TOF) → Selektiviert

  3. httpwww.chemgapedia.devsenginemediavscdech10 makrokinetikeinfuehrung_makrokinetikgeschwindigkeit_ und_transportmedienteilschritte.jpg (Stand 13.01.2014) • Heterogen: • → Katalysator und Reaktand in verschiedenen Phasen • Benötigt: • Aktive Oberfläche • unter katalytischen Bedingungen • stabil

  4. Bikatalysatoren und Mesostrukturen → aktive Komponente auf Mesoporöse Support Einheit geladen Vorteile für die aktive Komponente: Quelle: Chem. Rev., 2013, 113 (3), pp 2139–2181, On the Synergetic Catalytiv Effekt in Heterogenous nanocomposite Catalysts

  5. Bikatalysatoren und Mesostrukturen → aktive Komponente auf Mesoporöse Support Einheit geladen Vorteile für die aktive Komponente: Große Verteilung Beschränkung der Teilchengröße Stabilisierung geladener Spezies Größere Oberfläche Quelle: Chem. Rev., 2013, 113 (3), pp 2139–2181, On the Synergetic Catalytiv Effekt in Heterogenous nanocomposite Catalysts

  6. Bikatalysatoren und Mesostrukturen → aktive Komponente auf Mesoporöse Support Einheit geladen Vorteile für die aktive Komponente: Große Verteilung Beschränkung der Teilchengröße Stabilisierung geladener Spezies Größere Oberfläche Größere Grenzfläche zum „non innocent“ Support Quelle: Chem. Rev., 2013, 113 (3), pp 2139–2181, On the Synergetic Catalytiv Effekt in Heterogenous nanocomposite Catalysts

  7. Struktur des Katalysators Bi: zwei Elektronische Effekte Bi-Funktionelle Effekte Synergetische Effekte core/shell heterostructure intermetallic oder Legierung Quelle: Adv. Mater. 2011, 23, 1044–1060; Bimetallic Nanocrystals: Liquid-Phase Synthesis and Catalytic Applications;Dr. D. S. Wang , Prof. Dr. Y. D. Li Chem. Soc. Rev., 2012, Vol 41, num 24,7965-8216 Bimetallic catalysts: A bridge from biomass to chemicals ; D. M. Alonso, S. G. Wettstein, A. Dumesic

  8. Flüssig-Phasen Synthesen Reduktion → Reduktion von 2 Metalsalzen in Lösung Thermischer Zerfall → Kombination von Reduktion und Zerfallsprozessen Seeded-growth → Vorlage einer Oberfläche zur Keimbildung Quelle: Adv. Mater. 2011, 23, 1044–1060; Bimetallic Nanocrystals: Liquid-Phase Synthesis and Catalytic Applications;Dr. D. S. Wang , Prof. Dr. Y. D. Li

  9. Thermischer Zerfall Bsp.: Fe/Pt-Legierung Reduktion: Pt(acac)2 Pt Zerfall: Fe(CO)5 Fe → Zusammensetzung abhängig von Reaktionsraten 1,2-hexadecandiol Ölsäure/Oleylamine Pt-Fe -CO Quelle: Adv. Mater. 2011, 23, 1044–1060; Bimetallic Nanocrystals: Liquid-Phase Synthesis and Catalytic Applications;Dr. D. S. Wang , Prof. Dr. Y. D. Li

  10. core/shell a) Au/Pd/C Quelle: Adv. Mater. 2011, 23, 1044–1060; Bimetallic Nanocrystals: Liquid-Phase Synthesis and Catalytic Applications;Dr. D. S. Wang , Prof. Dr. Y. D. Li Chem. Soc. Rev., 2012, Vol 41, num 24,7965-8216 Bimetallic catalysts: A bridge from biomass to chemicals ; D. M. Alonso, S. G. Wettstein, A. Dumesic

  11. core/shell a) Au: aktiver Pd: wenig aktiv niedrige Selektivität hohe Selektivität Au/Pd/C Quelle: Adv. Mater. 2011, 23, 1044–1060; Bimetallic Nanocrystals: Liquid-Phase Synthesis and Catalytic Applications;Dr. D. S. Wang , Prof. Dr. Y. D. Li Chem. Soc. Rev., 2012, Vol 41, num 24,7965-8216 Bimetallic catalysts: A bridge from biomass to chemicals ; D. M. Alonso, S. G. Wettstein, A. Dumesic

  12. core/shell a) Au/Pd/C Selektivität: 77% Katalisatorreaktivität: 1077 h -1 Pd Selektivität: 88% Katalisatorreaktivität: 541 h -1 Quelle: Adv. Mater. 2011, 23, 1044–1060; Bimetallic Nanocrystals: Liquid-Phase Synthesis and Catalytic Applications;Dr. D. S. Wang , Prof. Dr. Y. D. Li Chem. Soc. Rev., 2012, Vol 41, num 24,7965-8216 Bimetallic catalysts: A bridge from biomass to chemicals ; D. M. Alonso, S. G. Wettstein, A. Dumesic

  13. heterostructure b) oft Photokatalysatoren Reaktion über Zwischenprodukt z.B.: 1 Katalysator: Reduktion 2 Katalysator: Oxidation Quelle: Adv. Mater. 2011, 23, 1044–1060; Bimetallic Nanocrystals: Liquid-Phase Synthesis and Catalytic Applications;Dr. D. S. Wang , Prof. Dr. Y. D. Li

  14. Legierung c) CO + 4 H2 CH3OH Cu/ZnO Quelle: Adv. Mater. 2011, 23, 1044–1060; Bimetallic Nanocrystals: Liquid-Phase Synthesis and Catalytic Applications;Dr. D. S. Wang , Prof. Dr. Y. D. Li Chem. Rev., 2013, 113 (3), pp 2139–2181, On the Synergetic Catalytiv Effekt in Heterogenous nanocomposite Catalysts

  15. Legierung c) CO + 4 H2 CH3OH Zn0 Zn01-x + [O] Cu Cu(I)/Cu(II) Cu/ZnO Reduzierende Atmosphäre [O] Quelle: Adv. Mater. 2011, 23, 1044–1060; Bimetallic Nanocrystals: Liquid-Phase Synthesis and Catalytic Applications;Dr. D. S. Wang , Prof. Dr. Y. D. Li Chem. Rev., 2013, 113 (3), pp 2139–2181, DOI: 10.1021/cr3002752 Quelle: Adv. Mater. 2011, 23, 1044–1060; Bimetallic Nanocrystals: Liquid-Phase Synthesis and Catalytic Applications;Dr. D. S. Wang , Prof. Dr. Y. D. Li Chem. Rev., 2013, 113 (3), pp 2139–2181, On the Synergetic Catalytiv Effekt in Heterogenous nanocomposite Catalysts

  16. Legierung c) CO + 4 H2 CH3OH Cu/ZnO Quelle: Adv. Mater. 2011, 23, 1044–1060; Bimetallic Nanocrystals: Liquid-Phase Synthesis and Catalytic Applications;Dr. D. S. Wang , Prof. Dr. Y. D. Li Chem. Rev., 2013, 113 (3), pp 2139–2181, On the Synergetic Catalytiv Effekt in Heterogenous nanocomposite Catalysts

  17. Legierung c) CO + 4 H2 CH3OH → Zn/Cu Oberfläche Cu/ZnO Quelle: Adv. Mater. 2011, 23, 1044–1060; Bimetallic Nanocrystals: Liquid-Phase Synthesis and Catalytic Applications;Dr. D. S. Wang , Prof. Dr. Y. D. Li Chem. Rev., 2013, 113 (3), pp 2139–2181, On the Synergetic Catalytiv Effekt in Heterogenous nanocomposite CatalystsAngew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1 – 6(Stand 4.5.2014)Quantification of Zinc Atoms in a Surface Alloy on Copper in an Industrial-Type MethanolSynthesis Catalyst**; Sebastian Kuld, Christian Conradsen, Poul Georg Moses, Ib Chorkendorff, and Jens Sehested*

  18. Probleme von Monokatalysatoren Zu niedrige Katalysatorreaktivität (TOF) Zu niedrige Selektivität Quelle:Chem. Soc. Rev., 2012, Vol 41, num 24,7965-8216 Bimetallic catalysts: A bridge from biomass to chemicals ; D. M. Alonso, S. G. Wettstein, A. Dumesic

  19. Selektivitätsverbesserung durch Bikatalysator z.B. Wasserstoffproduktion Quelle:Chem. Soc. Rev., 2012, Vol 41, num 24,7965-8216 Bimetallic catalysts: A bridge from biomass to chemicals ; D. M. Alonso, S. G. Wettstein, A. Dumesic

  20. z.B. Wasserstoffproduktion C3H8O3 CO + H2 Ni Selektivitätsverbesserung durch Bikatalysator Glycerol Kohlenmonoxid Wasserstoff Quelle:Chem. Soc. Rev., 2012, Vol 41, num 24,7965-8216 Bimetallic catalysts: A bridge from biomass to chemicals ; D. M. Alonso, S. G. Wettstein, A. Dumesic

  21. z.B. Wasserstoffproduktion C3H8O3 CO + H2 + CH4 Ni Selektivitätsverbesserung durch Bikatalysator Glycerol Kohlenmonoxid Wasserstoff Methan Quelle:Chem. Soc. Rev., 2012, Vol 41, num 24,7965-8216 Bimetallic catalysts: A bridge from biomass to chemicals ; D. M. Alonso, S. G. Wettstein, A. Dumesic

  22. z.B. Wasserstoffproduktion C3H8O3 CO + H2 Ni/Sn Selektivitätsverbesserung durch Bikatalysator Glycerol Kohlenmonoxid Wasserstoff Quelle:Chem. Soc. Rev., 2012, Vol 41, num 24,7965-8216 Bimetallic catalysts: A bridge from biomass to chemicals ; D. M. Alonso, S. G. Wettstein, A. Dumesic

  23. Probleme von Monokatalysatoren Höhere Katalysatorreaktivität (TOF) Zu niedrige Selektivität Meist edelmetall Katalysatoren teuer Quelle:Chem. Soc. Rev., 2012, Vol 41, num 24,7965-8216 Bimetallic catalysts: A bridge from biomass to chemicals ; D. M. Alonso, S. G. Wettstein, A. Dumesic

  24. Ersetzen von Edelmetallkatalysatoren z.B. Wasserstoffproduktion Pt → Ni C3H8O3 CO + H2 = C3H8O3 CO + H2 T = 498 K Pt/Al2O3 Ni/Sn Quelle:Chem. Soc. Rev., 2012, Vol 41, num 24,7965-8216 Bimetallic catalysts: A bridge from biomass to chemicals ; D. M. Alonso, S. G. Wettstein, A. Dumesic

  25. Ersetzen von Edelmetallkatalysatoren z.B. Wasserstoffproduktion Pt → Ni C3H8O3 CO + H2 > C3H8O3 CO + H2 T = 538 K Pt/Al2O3 Ni/Sn Quelle:Chem. Soc. Rev., 2012, Vol 41, num 24,7965-8216 Bimetallic catalysts: A bridge from biomass to chemicals ; D. M. Alonso, S. G. Wettstein, A. Dumesic

  26. Zusammenfassung Bikatalysatoren mit: Eindeutigen Strukturen Hervorragenden Katalytischen Eigenschaften Hohe Selektivität Hohe Katalysatorreaktivität (TOF) Hauptproblem: Mechanismen unbekannt → Eigenschaften nicht Vorhersehbar

  27. Quellen Chem. Soc. Rev., 2012, Vol 41, num 24,7965-8216 Bimetallic catalysts: A bridge from biomass to chemicals ; D. M. Alonso, S. G. Wettstein, A. Dumesic httpwww.chemgapedia.devsenginemediavscdech10makrokinetikeinfuehrung_makrokinetikgeschwindigkeit_ und_transportmedienteilschritte.jpg (Stand 13.01.2014) Chem. Rev., 2013, 113 (3), pp 2139–2181, On the Synergetic Catalytiv Effekt in Heterogenous nanocomposite Catalysts Adv. Mater. 2011, 23, 1044–1060; Bimetallic Nanocrystals: Liquid-Phase Synthesis and Catalytic Applications;Dr. D. S. Wang , Prof. Dr. Y. D. Li Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 53, 1 – 6(Stand 4.5.2014)Quantification of Zinc Atoms in a Surface Alloy on Copper in an Industrial-Type MethanolSynthesis Catalyst**; Sebastian Kuld, Christian, Conradsen, Poul Georg Moses, Ib Chorkendorff,and Jens Sehested*

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