Phosphat-modifizierte Katalysatoren für LOHC (De)Hydrierung

Hydrierungs- und Dehydrierungsreaktionen werden in der künftigen Wasserstoffwirtschaft eine wichtige Rolle spielen und erfordern hochaktive und robuste katalytische Materialien. Die Phosphor-Modifizierung von geträgerten Übergangsmetallkatalysatoren ist ein wirksames Instrument zur Anpassung von Katalysatoreigenschaften wie Metalldispersion, Aktivität und Selektivität und hat in der Vergangenheit gezeigt, dass sie positive elektronische und sterische Auswirkungen auf das katalytische Metall hat (1, 2).

Die Modifizierung von Pt-Katalysatoren auf Aluminiumoxidträgern mit Phosphor erhöht die Aktivität bei der Dehydrierung von Cycloalkanen, wie Perhydro-Benzyltoluol. Die P-Modifizierung kann durch klassische Imprägnierung oder auch durch einen lösungsmittelfreien Schritt unter Verwendung eines in-situ gebildeten gasförmigen P-Präkursoren erfolgen. Die Phosphorspezies auf der Katalysatoroberfläche verbessert und stabilisiert die Pt-Dispersion (bis zu 900 °C) und übt einen zusätzlichen elektronischen Effekt aus, der zu einer erhöhten Dehydrierungsaktivität führt.

In Fortführung der oben erwähnten Arbeiten wird dieses Konzept auf andere Katalysatorsysteme übertragen. So zeigt beispielsweise die P-Modifizierung von Pd/Al₂O₃ vielversprechende Ergebnisse bei Hydrierungsreaktionen. In diesem Projekt wird die Auswirkung der P-Modifizierung auf die Beständigkeit gegen mögliche Verunreinigungen bei der Hydrierung mit unreinem Wasserstoff weiter untersucht.

Die Möglichkeit, Eigenschaften wie Dispersion, Stabilität und Selektivität zu beeinflussen, macht P-modifizierte Übergangsmetall-Trägerkatalysatoren zu vielversprechenden Materialien auf dem Gebiet der (De-)Hydrierung und Hochtemperaturanwendungen.

Referenzen

(1) Stöber, R.; Mai, F.; Sebastian, O.; Körner, A.; Hutzler, A.; Schühle, P. A Highly Stable Bimetallic Transition Metal Phosphide Catalyst for Selective Dehydrogenation of N‐ Heptane. ChemCatChem 2022, 14 (18). https://doi.org/10.1002/cctc.202200371.

(2) Ellert, A.; Herold, F.; Rønning, M.; Hutzler, A.; Piccirilli, L.; Janssens, T. V. W.; Vennestrøm, P. N. R.; Wasserscheid, P.; Schühle, P. Phosphorus-Modification of Pt/Al2O3 Catalysts Improves Dispersion and Cycloalkane Dehydrogenation Activity. Journal of Catalysis 2024, 436, 115607. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2024.115607.