Bildung und Nutzung von definierten Reaktionsräumen

Wintersemester 2000 / 2001

23.10.2000 Prof. Dr. Boy Cornils, Hofheim
  Wäßrige Zweiphasen-Katalyse
  ‚Wäßrige Zweiphasen-Katalyse‘, eine ‚Immobilisierung‘ homo-gener Katalysatoren mit Hilfe des flüssigen Trägers Wasser, beseitigt den inhärenten Nachteil dieser Katalysevariante, die aufwendige und schwierige Abtrennung des Katalysators von den Reaktanden und den Reaktionsprodukten, und ist insofern die bisher einzig erfolgreiche ‚Heterogenisierung‘ von homogenen Kreislaufkatalysatoren. Die erste großtechnische Realisierung dieses Verfahrens in der Größenordnung von 750.000 jato erfolgte mit der Hydroformylierung von Alkenen (der ‚Oxosynthese‘), an deren Beispiel Prinzip, Entwicklung, der große Sprung in der Umweltfreundlichkeit derartiger bulk-Verfahren und kommerzieller Erfolg geschildert werden.‘
20.11.2000

Dr. Bart Hessen, Centre for Catalytic Olefin Polymerisation, University of Groningen

  Catalytic polymerisation and oligomerisation of alkenes with cationic and neutral alkyl complexes of group 3-5 metals
  At the Centre for Catalytic Olefin Polymerisation at the University of Groningen we study various aspects of olefin polymerisation by single-site transition-metal catalysts. This ranges from elucidating catalyst structure-performance relationships and the design of new efficient catalyst systems to the synthesis of new polymeric materials. In this lecture several aspects of this work are highlighted. Included are the synthesis and performance of cyclopentadienyl-amido titanium catalysts, the combining of olefin polymerisation and C-H activation with neutral group 3 metal and lanthanide catalysts, and ethene oligomerisation by vanadium alkyl species.
04.12.2000

Prof. Dr.-Ing. Hans Wesselingh, Centrum voor Wetenschappen, University of Groningen

  Mehrkomponentendiffusion in Katalysatoren
  In heterogeneous catalysis, we usually deal with mixtures with many components in a porous matrix. The components can have greatly differing mobilities, and they can interact with each other and with the matrix in several ways. Handling this properly, requires an unterstanding of multicomponent diffusion theory.In my lecture, I will first look at some of the (unexpected) problems that you may encounter when dealing with diffusion. These are caused by using the classical Fick description of diffusion, which has only a limited validity. Then I will introduce the principles of the Maxwell-Stefan theory of multicomponent diffusion. This is basically a force balance on the different species in a mixture.As an application we will look at transport of gases in porous media, first neglecting adsorption. This leads to what is known as the ‚Dusty Gas Model‘ which we will apply to simple chemical reactions. This allows me to discuss pressure effects inside catalyst particles. Finally, we look at adsorption and surface diffusion.If time permits, I will say a few things about the complications due to viscous flow. Also, I would not mind discussing the complications with liquids in porous media or swollen polymers, including the effects of the electrical fields that always occur in electrolyte solutions.
18.12.2000 Dr. Dieter Lindner, Degussa – Hanau, DMC-2
  Technische Herausforderungen an die Entwicklung von Autoabgaskatalysatoren - Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft
  Individuelle Mobilität, Umweltschutz, Ressourcenschonung – all diese Begriffe sind von zentraler Bedeutung bei der Diskussion einer gesellschaftlichen Entwicklung und werden sehr häufig u.a. mit der zukünftigen Rolle des Individualverkehrs in Verbindung gebracht. Dabei kommt dem Gesetzgeber insbesondere in den Industrienationen die wichtige Rolle zu, zwischen den Interessenlagen verschiedener Gruppen in der Gesellschaft zu vermitteln. Ein möglicher Ansatzpunkt zur Lösung entsprechender Konflikte besteht in der Festlegung von maximal zulässigen Grenzwerten durch den Gesetzgeber, z. B. bezüglich Verbrauch oder Emissionen,  um negative Folgen einer sich ausweitenden Massenmotorisierung zu verhindern. Als Vor-läufernation in diesem Zusammenhang muß dabei die USA genannt werden, die seit Beginn der 70er Jahre kontinuierlich die diesbezüglichen Anforderungen an die Automobilbauer erhöhten und damit den flächendeckenden Einsatz einer katalytischen Nachbehandlung von Autoabgasen notwendig machten. Japan und die Europäische Union folgten mit zeitlichem Abstand. Die Einhaltung der zukünftigen Abgasgesetzgebung für Personenkraftwagen in der Europäischen Union, in den USA oder in Japan stellt eine enorme technische Herausforderung dar – insbesondere an die Entwickler von Motoren sowie die Entwickler von Abgasnachbehandlungsanlagen, deren Kernstück ein Katalysator darstellt. Um den zukünftigen gesetzlichen Vorschriften gerecht zu werden, reicht eine motorseitige Absen-kung der Rohemissionen von Personenkraftwagen nicht aus – eine verbesserte Leistungsfähigkeit der Abgasnachbehandlungssysteme ist zwingend erforderlich. Die Konvertierungsleistungen heutiger Anlagen liegt im Bereich von ca. 90 bis 95% für CO, Kohlenwasserstoffe und NOx. Eine weitere Wissen der Fach-leute u.a. aus den Bereichen der Anhebung dieses bereits hohen Niveaus kann nur erreicht werden, indem Expertenteams zusammengestellt werden, die systemübergreifend Verbesserungen erarbeiten. Das Motor-entwicklung, der  Motorsteuerung sowie der Katalysatorindustrie wird dabei genutzt, um die vom Gesetz-geber definierten anspruchsvollen Ziele zu erreichen. Beispiele hierfür werden im Vortrag aus den Teil-gebieten der Abgasnachbehandlung von Ottomotoren mit traditionellem Lambda-1-Betrieb sowie neuesten Magermotorkonzepten gezeigt.Der Vortrag beschreibt zunächst allgemeine Zusammenhänge der Autoabgaskatalyse auf Basis der historischen Entwicklung. Darauf aufbauend werden neue Strategien sowie heutige und zukünftige Anfor-derungen an die Katalysatorentwicklung diskutiert. Dies gilt sowohl für Lambda-1-betriebene Ottomotoren als auch für die neuesten kraftstoffsparenden mager betriebenen Ottomotoren. Für Letztere mußten auf-grund neuer technischer Anforderungen innovative Abgasnachbehandlungssysteme inklusive Katalysator-formulierungen in kürzester Zeit entwickelt und zur Serienreife gebracht werden.
15.01.2000 Dr. Bernhard Hauer, BASF AG, Biotechnology ZHF/D
  Enzyme nach Maß-Evolutive Strategien zur Entwicklung von Biokatalysatoren
  Das katalytische und technische Potential von Enzymen und Mikroorganismen ist heute anerkannt. Weltweit sind bereits mehr als 100 Prozesse bekannt, bei denen Enzyme als Biokatalysatoren eingesetzt werden. Dabei werden vor allem komplexe oft enantiomerenreine Moleküle wie Vitamine, Aminosäuren, Pharmawirkstoffe,  Antibiotica und Chipros hergestellt. An der Entwicklung von Pflanzen als Produktionsorganismus wird heute in vielen Labors gearbeitet.   BASF setzt isolierte Enzyme zur Herstellung optisch aktiver Amine, Alkohole und Carbonsäuren (R-Mandelsäure) ein. Mikroorganismen setzten wir zur Herstellung von Vitamin B2, dem Vitamin C – Vorprodukt 2-Keto-L-gulonsäure oder L-Lysin ein. In der Biologie wurden in den letzten Jahren Querschnittstechnologien entwickelt, die für die Entdeckung und Optimierung von Biokatalysatoren von entscheidender Bedeutung sind. Diese Methoden erlauben uns Enzymaktivitäten mittels evolutiver und molekularbiologischer Strategien in ihrer Spezifität und Stabilität zu verändern. Dieses Enzyme Engineering wird die Bereitstellung von neuen oder verbesserten Biokatalysatoren in deutlich verkürzten Zeiträumen ermöglichen.
29.01.2000 Prof. Dr. Rolf-Jürgen Behm, Universität Ulm
  Gasphasenkatalyse in der Niedertemperatur-Brennstoffzellentechnologie
  Für den technischen Betrieb von Niedertemperatur-Brennstoffzellen, sowohl der Wasser­stoff-betriebenen Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle (PEM-FC) als auch der Metha­nol-betriebenen Direktmethanol-Brennstoffzelle (DMFC), sind neben den in der Zelle selbst ablau­fenden elektrokatalytischen Reaktionen auch eine Reihe von weiteren Prozessen zur Brennstoffbereitung und Brennstoffreinigung notwendig, zumindest solange zur Brennstoff­bereitung auf fossile Energieträger zurückgegriffen wird. Dazu gehören die Methanolsynthese, die H2 Generierung durch Reformierung von Methanol oder Kohlenwasserstoffen sowie auf der Seite der kataly­tischen Brenngasreinigung die Selektive CO Oxida­tion und die Kohlen­oxid Konvertierung (‘water gas shift reaction’).Bei genauer Betrachtung zeigt sich für viele dieser Prozesse, daß die zugrundeliegenden Elementarreaktionen weitgehende Ähnlichkeit mit den in den Brennstoffzellen ablaufenden elektrokatalysierten Reaktionen haben bzw. analog hierzu sind. In diesem Vortrag werden die zugrundeliegenden Elementarreaktionen und ihr Ablauf auf molekularer/atomarer Skala betrachtet. Ziel ist insbesondere, Ähnlichkeiten und Unterschiede im Mechanismus der verschie­denen Reaktionen auf­zuzeigen, was wiederum Rückschlüsse auf die Anforderungen an den jeweils geeigneten Katalysator erlaubt.
12.02.2000 Prof. Dr. Peter Claus, Institut für Angewandte Chemie, Berlin
  Supported silver and gold nanoparticles as catalysts for hydrogenation and oxidation reactions
  Silica, titania and zirconia supported silver and gold particles of 1 to 6 nm size, prepared by various routes of synthesis, were employed in the selective hydrogenation of acrolein and 1,3-butadiene, in the low-temperature oxidation of carbon monoxide and in the selective oxidation of propene.In-depth characterization of their structural and electronic properties by TEM, EPR and XPS aimed at disclosing the nature of the active sites in these reactions. The structural characteristics of the catalysts, as mean particle size, size distribution and dispersion distinctly depend on the synthesis applied and the oxide support uses whereby the highest gold dispersion (DAu = 0.78) results from a modified sol-gel technique. In the selective hydrogenation of a,ß-unsaturated aldehydes over supported Ag and Au catalysts the pronounced change in intramolecular selectivity to the desired unsaturated alcohol suggests the hydrogenation to be qualified as structure-sensitive with the rate determining step depending critically on the metal particle size and thus on the metal surface structure.Nanosized silver and gold particles on oxide supports prepared by appropriate methods open new prospects to adjust within wide limits material properties for the design of new heterogeneous catalysts.
   

Die Vorträge finden statt: montags, 17 Uhr c.t., Universität Oldenburg, W3-1-156, Carl-von-Ossietzky-Str. 9-11.