Der elektronische Faktor in der Alkanoxidationskatalyse†
Diese Arbeit wurde in Zusammenarbeit mit dem BasCat JointLab der BASF SE, der TU Berlin, dem FHI und dem Exzellenzcluster UniCat durchgeführt. Wir danken den Mitarbeitern des HZB für ihre Unterstützung der Elektronenspektroskopie-Aktivitäten des FHI am BESSY II.
Abstract
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der fundamentalen Frage, inwieweit halbleiterphysikalische Konzepte nützlich sind, um die Arbeitsweise heterogener Oxidationskatalysatoren zu beschreiben und ob es mithilfe dieser Konzepte sogar möglich ist, zwischen selektiven und unselektiven Reaktionspfaden zu differenzieren. Mit In-situ-Röntgenphotoelektronenspektroskopie konnte am Beispiel der Oxidation von n-Butan zu Maleinsäureanhydrid über dem hochselektiven Katalysator Vanadylpyrophosphat und der mäßig selektiven MoVTeNbOx-M1-Phase anhand der Gasphasenabhängigkeit der Austrittsarbeit, der Elektronenaffinität und der Oberflächenpotentialbarriere gezeigt werden, dass sich diese Katalysatoren wie halbleitende Gassensoren mit einem dynamischen Ladungstransfer zwischen Volumen und Oberfläche verhalten. Demgegenüber hat die Gasphase nur einen geringen Einfluss auf die Halbleitereigenschaften des Verbrennungskatalysators V2O5, und es wurde in diesem Fall keine dynamische Oberflächenpotentialbarriere beobachtet. Das Oberflächenpotential wird demnach als Deskriptor für selektive Katalysatoren vorgeschlagen.
