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ASPEKTE
Defekte für die Aktivität notwendig sind [12], die im UHV nicht, wohl
aber unter den Bedingungen der realen Katalyse entstehen. Außerdem
wurde beobachtet, dass der Katalysator durch Reduktion von Fe 3+ zu
Fe 2+ und durch Verkokung deaktiviert. Unter Verwendung der aus den
oberflächenphysikalischen Experimenten ermittelten Konstanten
gelang es, die im Reaktor erzielten Umsätze über eine mikrokinetische
Modellierungen zu reproduzieren. Bemerkenswerterweise
war das Modell auch in der Lage, die Daten aus instationären
Messungen quantitativ wieder zugeben [13]. Auch die Funktion des
Promotors Kalium scheint weitgehend geklärt. Kalium hat keinen
Einfluss auf den Mechanismus der Reaktion, allerdings verlangsamt
bzw. begrenzt es die Deaktivierung durch Eisenreduktion und Verkokung
beträchtlich.
Diese Beispiele sowie eine Reihe weiterer erfolgreicher Projekte des
DFG-Programms belegen eindrucksvoll, dass es heute gelingen kann,
die realitätsfernen Vereinfachungen des Einkristallansatzes durch
bessere Konzepte zu ersetzen. Die Idee hierbei ist, sich dem Realsystem
schrittweise über Modellsysteme zunehmender Komplexität
anzunähern. Das Einkristallexperiment hat in diesem Konzept weiterhin
einen wichtigen Platz, um nämlich Schlüsselprozesse eines
Reaktionssystems zu identifizieren und um verlässliche kinetische
und energetische Parameter zu liefern. Exakte Strukturbestimmungen
an Oberflächen sind trotz ihrer "Realitätsferne" insofern notwendig, als
sie der Theorie "Eichpunkte" vermitteln. Es erwies sich als sehr hilfreich
Theorie, Experiment und kinetische Modellierung gemeinsam
und parallel von Anfang an in einer Untersuchung zu betreiben und
eine Starthypothese zu Struktur und Funktion der aktiven Phase eines
Systems kontinuierlich fortzuentwickeln.
Es sind vielfältige Anstrengungen nötig, um geeignete Modellsysteme
zugänglich zu machen, auch unter Überwindung methodischer Paradigmen
wie dem Ausschluss chemischer Präparationsverfahren für
oberflächenphysikalische Experimente. Viele der in der Oberflächenphysik
früher als "schmutzig" abqualifizierte Proben sind katalytisch
relevant und stellen damit eine handwerkliche Herausforderung und
keine Schattenseiten guter Wissenschaft dar. Schließlich besteht ein
großer Mangel an strukturellen Untersuchungen von komplexen
Modell- und Realsystemen. Um zu mehr Informationen über Katalysatoren
im aktiven Zustand zu gelangen, wäre der Ausbau und die
Förderung von in-situ-Messmethoden sehr hilfreich: Messplätze für
Synchrotronstrahlung, hochauflösende Elektronenmikroskope mit
Reaktionszellen und speziell konstruierte Kernresonanzspektrometer.
Die Arbeiten im Schwerpunkt haben einen neuen Weg gewiesen, wie
man das Rätsel der "Schwarzen Kunst" Katalyse auch in schwierigen
Fällen angehen kann. Dies ist das wichtigste Zwischenergebnis eines
erfolgreichen Projektes der DFG-Förderung, das neben einer Fülle
neuen Detailwissens zu wichtigen methodischen Einsichten geführt
hat. Der zeitliche Horizont der im Schwerpunkt behandelten Projekte
reicht aber sehr weit über den Zeitrahmen eines solchen Förderinstrumentes
hinaus. Es gilt daher, die in letzten sechs Jahren erarbeiteten
Strukturen, Kooperationen und Erfahrungen zu bewahren,
damit die begonnene Arbeit erfolgreich zu Ende geführt werden kann.
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REFERENZEN
BUNSEN-MAGAZIN · 8. JAHRGANG · 2/2006
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