Oxidkatalyse Neuer Sonderforschungsbereich in Bochum und Duisburg-Essen
Das Verständnis der katalytischen Prozesse kann bisher nicht mit der praktischen Anwendung von Katalysatoren Schritt halten. Das soll sich ändern.
Die Oxidkatalyse detailliert zu verstehen und das Wissen darüber auf das Niveau der Metallkatalyse zu heben ist Ziel des neuen Sonderforschungsbereichs/Transregio (SFB/TRR) 247 „Heterogene Oxidationskatalyse in der Flüssigphase“. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert den Verbund an der Sprecherhochschule Universität Duisburg-Essen und der Ruhr-Universität Bochum (RUB) ab dem 1. Juli 2018 für zunächst vier Jahre. „Besonders freut mich, dass die beiden Universitäten mit diesem gemeinsamen Sonderforschungsbereich auf einer seit über 20 Jahren gewachsenen Expertise aufbauen können“, so RUB-Rektor Prof. Dr. Axel Schölmerich. Der neue SFB/TRR hat seine Wurzeln im SFB „Nanopartikel aus der Gasphase“, der 1999 bis 2010 an der Universität Duisburg-Essen lief, sowie im SFB „Metall-Substrat-Wechselwirkungen in der heterogenen Katalyse“, der 2000 bis 2012 an der RUB bestand.
Das Forschungsteam Universitätsallianz Ruhr wird von Spezialisten des Max-Planck-Instituts für Chemische Energiekonversion, des Max-Planck-Instituts für Kohlenforschung sowie des Fritz-Haber-Instituts in Berlin vervollständigt.
Wissen hält mit Anwendung nicht Schritt
„Ein Katalysator ist ein Stoff, der die Geschwindigkeit einer chemischen Reaktion erhöht, ohne dabei verbraucht zu werden“, erklärt Prof. Dr. Martin Muhler, stellvertretender Sprecher des SFB/TRR an der RUB. Die Mitglieder des SFB/TRR möchten grundlegendes Wissen über die Katalyse gewinnen, weil das Verständnis der katalytischen Prozesse oft nicht mit der praktischen Anwendung von Katalysatoren Schritt halten kann.
Oxidation: Nicht nur die Reaktion mit Sauerstoff
Oxidation bedeutet, dass der oxidierte Stoff Elektronen abgibt, wobei oft Sauerstoff diese Elektronen aufnimmt und auch in den oxidierten Stoff eingebaut werden kann. Die Oxidation spielt in vielen Bereichen der Katalyse eine entscheidende Rolle. „Wie groß der Forschungsbedarf ist, zeigt ein Blick in die Industrie: Zum einen dominieren thermische Hochtemperaturprozesse mit starken Selektivitätsproblemen, zum anderen ist die Sauerstoff-Redoxchemie ein entscheidender Engpass für chemische Energiespeicherung bei der Energiewende“, so Martin Muhler. Die photokatalytische Wasserspaltung mit sichtbarem Licht, bei der Wasser zu Sauerstoff oxidiert werden muss, zählt immer noch zu den nicht verwirklichten Träumen der Forscher. So fokussieren sie sich nicht nur auf Oxidationsreaktionen in den einzelnen Teilbereichen, sondern untersuchen in einer Vergleichsstudie Prozesse unter milden Reaktionsbedingungen in der thermischen Flüssigphasenkatalyse, der Elektrokatalyse und der Photokatalyse.
Allgemein gültige Trends erkennen
„Durch die Kopplung der drei verschiedenen Katalysebereiche können wir allgemein gültige Reaktivitätstrends erkennen. Die gezielte Variation der Reaktionsumgebung, der Ausgangsstoffe und der Katalysatoren wird es uns ermöglichen, Rückschlüsse auf die Art und Struktur des aktiven Katalysatorzentrums zu ziehen“, erklärt Martin Muhler.
