3 Katalytische Performance der Mo/V(/W)-Mischoxide - tuprints

6 Motivation
Die während der ersten Stufe an Bismutmolybdaten ablaufenden katalytischen Prozesse
sind weitgehend geklärt. Drei der vielen Bi/Mo-Phasen wurden von Grasselli et al. als
aktiv und selektiv in der Partialoxidation von Propen zu Acrolein identifiziert.[Gra2001,
Bor2001] Die einleitende α-H-Abstraktion erfolgt über Bi III -Zentren, benachbarte Dioxo-
Mo VI -Zentren erlauben die Chemisorption des Substrats und die Sauerstoffinsertion.[Gra2003]
Auch die Mechanismen des Sauerstofftransports im Katalysator und
der Aufnahme von Gasphasensauerstoff sind unstrittig.
Die Partialoxidation des Acroleins lässt sich als Reaktionsnetz aus Parallel- und
Folgereaktion skizzieren, bei der die Acrylsäure als Zwischenprodukt anfällt, wie in Abb.
2-1 gezeigt. Als Nebenprodukte entstehen die energetisch deutlich begünstigten
Totaloxidationsprodukte Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Wasser sowie geringe
Mengen Essigsäure aus dem bei der Propenoxidation entstandenen Acetaldehyd.
Parallelreaktion
O
Selektivoxidation
O
Sauerstoff
[MoaVbWcOx] CO, CO 2, H 2O
Folgereaktion
Abb. 2-1: Reaktionsschema der Acroleinoxidation.
Die Untersuchungen an den durch zahlreiche Promotoren optimierten und daher
komplexen Mischoxiden gestalten sich äußerst schwierig. Aufgrund der Vielzahl an
möglichen Phasen, die sich zudem unter Reaktionsbedingungen stetig verändern, und der
noch nicht geklärten Rolle einer amorphen Matrix sind die Abläufe auf atomarer Skala
bislang weitgehend ungeklärt. Ein tiefgreifendes Verständnis der im Katalysatorinnern
und an der Oberfläche ablaufenden Prozesse sowie der Struktur-Wirkungsbeziehungen ist
jedoch für den Ansatz eines rationalen Katalysatordesigns unverzichtbar. Dieses kann
durch In-situ-Charakterisierung von in ihrer Komplexität reduzierten Mischoxiden
erreicht werden.
OH