Basische Feststoffkatalysatoren durch Nitridierung von mikro- und mesoporösen Aluminiumsilikaten und Aluminiumphosphaten: Synthese und Eigenschaften

Basic solid catalysts by nitridation of microporous and mesoporous aluminosilicates and aluminophosphates

  • Im Mittelpunkt dieser Arbeit standen die Synthese und Charakterisierung neuartiger basischer Feststoffkatalysatoren. Für die Herstellung dieser neuen Materialien wurden Zeolithe, mesoporöse Molekularsiebe sowie mikroporöse und amorphe Aluminiumphosphate bei Temperaturen von 700 °C bis 850 °C im Ammoniakstrom behandelt. Die Charakterisierung erfolgte mittels Röntgen-Pulverdiffraktometrie, Stickstoffadsorption, Thermogravimetrie/Massenspektrometrie, temperaturprogrammierter Desorption von Pyrrol und DRIFT-spektroskopischen Untersuchungen. Die katalytischen Eigenschaften wurden mit der Knoevenagel-Kondensation von Benzaldehyd mit Malonsäuredinitril bzw. Cyanessigsäureethylester sowie der Umsetzung von Limonen in der Gasphase getestet. Als Referenzmaterial wurde Zeolith NaY, der mit verschiedenen Kationen ausgetauscht bzw. mit Cäsiumacetat imprägniert wurde, verwendet. Sowohl die Röntgen-Pulverdiffraktogramme als auch die Bestimmung der spezifischen Oberflächen durch Stickstoffadsorption ergaben, dass nach der Ammoniakbehandlung die Struktur der verwendeten Katalysatoren im Wesentlichen erhalten blieb. Anhand von DRIFT-Spektren, die während der Ammoniakbehandlung aufgenommen wurden, konnte nachgewiesen werden, dass ein Einbau von Stickstoff in die Gerüste der Zeolithe, mesoporösen Molekularsiebe und Aluminiumphosphate erfolgte. Mit Hilfe der temperaturprogrammierten Desorption von Pyrrol konnten verschiedene basische Zentren bei den einzelnen Katalysatoren detektiert werden. Durch die Nitridierung wurde bei fast allen Katalysatoren eine Veränderung der Adsorptionseigenschaften von Pyrrol gemessen, die auf eine größere Anzahl bzw. auf stärker basische Zentren hindeutet. IR-spektroskopische Untersuchungen zur Adsorption von Pyrrol zeigten, dass die Ammoniakbehandlung zu einer Zunahme der Stärke von basischen Zentren führt. Die katalytischen Tests in der Knoevenagel-Kondensation ergaben, dass in fast allen Fällen eine Aktivitätssteigerung des ammoniakbehandelten Katalysators im Vergleich zum unbehandelten Ausgangsmaterial erfolgte. Die Aktivität ist dabei abhängig von den Modifizierungsbedingungen wie z.B. Behandlungsdauer und Behandlungstemperatur, aber auch von den Lagerungsbedingungen. Als weitere Testreaktion wurde die Umsetzung von Limonen gewählt. Anhand von mit Alkalimetall ausgetauschten Zeolithen mit FAU-Struktur konnte gezeigt werden, dass die p-Cymol-Ausbeute ein Maß für die Basizität der Katalysatoren ist. Bei fast allen Katalysatoren wurde eine Steigerung der p-Cymol-Ausbeute infolge der Ammoniakbehandlung gefunden. Neben dem Si:Al-Verhältnis spielen auch die Gegenionen und die Anzahl von Silanolgruppen eine entscheidende Rolle.

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Metadaten
Author:Silke Sauerbeck
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-17395
Advisor:Stefan Ernst
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Year of Completion:2004
Year of Publication:2004
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2004/05/27
Tag:Aluminiumphosphate ; Basische Feststoffkatalysatoren ; Limonen-Umsetzung; Nitridierung ; Zeolith
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Chemie
DDC-Cassification:540 Chemie und zugeordnete Wissenschaften

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