Phosphorhaltige heterogene Katalysatoren

Mit der zunehmenden Nutzung erneuerbarer Energieträger schreiten neuartige Prozesse in den Vordergrund chemischer Wertschöpfungsketten. Für deren großtechnische Anwendung sind leistungsstarke Katalysatoren von großer Bedeutung, die auch unter anspruchsvollen Bedingungen eine hohe Stabilität aufweisen. Eine Möglichkeit zur gezielten Beeinflussung katalytischer Eigenschaften heterogener Metallkatalysatoren liegt in der Phosphormodifikation. Durch die Integration von Phosphor in die aktiven Katalysatorzentren lassen sich Aktivität, Selektivität und Stabilität von Katalysatoren steuern und optimieren.

In Phosphormodifizierten Katalysatorsystemen kann Phosphor in Form von Phosphaten, Phosphiden oder organischen Phosphorverbindungen vorliegen. Dessen Integration in heterogenen Katalysatoren beeinflusst die chemische Umgebung aktiver Zentren, verändert die Oberflächenazidität und trägt zur strukturellen Stabilität des Materials bei. Zudem kann Phosphor elektronische Wechselwirkungen mit katalytisch aktiven Metallspezies eingehen und dadurch die Bindungseigenschaften zu Reaktanden beeinflussen.

Als Forschungsschwerpunkt der Schühle Research Group werden phosphormodifizierte Katalysatorsysteme mit dem Ziel untersucht, leistungsfähige Materialien für die selektive Hydrierung und Dehydrierung verschiedener organischer Moleküle zu entwickeln. Dabei liegt der Fokus auf der gezielten Anpassung katalytischer Eigenschaften durch Phosphor, um sowohl die Aktivität als auch die Langzeitstabilität der Katalysatoren gegenüber Verkokung und Sinterprozessen zu verbessern. Durch detaillierte Analysen struktureller und elektronischer Einflüsse der Phosphormodifikation sollen grundlegende Struktur-Wirkungs-Beziehungen aufgeklärt werden. Die gewonnenen Erkenntnisse können dazu beitragen, innovative Katalysatorsysteme für nachhaltige chemische Prozesse zu erschließen.