Heterogene Katalyse

Heterogene Katalyse bezeichnet den Vorgang, wenn bei einer chemischen Reaktion der Katalysator und die reagierenden Stoffe in unterschiedlichen Aggregatzuständen vorliegen, also wenn zwischen dem Katalysator und dem Reaktionsgemisch eine Phasengrenze vorhanden ist. Der Katalysator ist dabei in der Regel ein poröser Feststoff, während die Reaktanden gasförmig oder flüssig sind.

Schematischer Ablauf einer heterogen katalysierten Reaktion in einem Festbettreaktor: 1,7 externer Stofftransport, 2,6 interner Stofftransport, 3 Adsorption, 4 Oberflächenreaktion, 5 Desorption.

Die heterogene Katalyse birgt im Gegensatz zur klassischen homogenen Katalyse den für die industrielle Umsetzung unschätzbaren Vorteil einer einfachen Katalysatorabtrennung bedingt durch die Existenz einer zweiten Phase in sich. Damit ist die heterogene Katalyse ein oberflächenkontrollierter Prozess, was bedeutet, dass physikalische Stofftransportprozesse, wie der Stofftransport in porösen Katalysatoren, die erzielbaren Umsätze und Selektivitäten maßgeblich beeinflussen können. Aufgrund ihrer regelmäßigen Porenstruktur sind beispielsweise Zeolithe ein ideales Katalysatorsystem zur Beobachtung des Stofftransportes auf makroskopischer wie auch auf mikroskopischer Ebene. Durch postsynthetische Modifizierungen des Zeoliths lassen sich sowohl Stofftransport- als auch katalytische Eigenschaften gezielt verändern.