Katalyse mit Metallorganischen Gerüsten und Nanopartikeln
Wir sind an der Entwicklung von neuen katalytischen Mechanismen interessiert, die die Spaltung von starken Bindungen ermöglichen. Dabei soll eine hohe Selektivität für Reaktionsprodukte erzielt werden, die dazu neigen, unter den Reaktionsbedingungen in ungewünschter Weise weiter zu reagieren.
Der Schwerpunkt der Gruppe liegt in der Grundlagenforschung zur Herstellung von Basischemikalien und Brennstoffen, mit dem Ziel diese nachhaltiger und energieeffizienter zu gestalten.
Um dies zu erreichen, arbeitet die Gruppe an der Optimierung der Kooperation mehrerer katalytischer Zentren zur Erleichterung schwieriger Reaktionsschritte. Neben dem Design von neuen Katalysatoren wird die Entwicklung von „intelligenten“ Katalysatorträgern angestrebt, die einen direkten Einfluss auf den Reaktionsablauf nehmen können.
Forschungsthemen:
Wir sind am Design von Katalysatoren interessiert, die die traditionelle Definition von Reaktivität auf den Kopf stellen, in dem sie die katalytische Transformation von „weniger reaktiven“ Ausgangsverbindungen in der Gegenwart von „reaktiveren“ Verbindungen ermöglichen.
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Wir sind an der Entwicklung von Katalysatoren interessiert die auf metallorganischen Gerüsten basieren und in der Lage sind Übergangszustände schwieriger Reaktionsschritte durch Wechselwirkungen mit mehreren katalytische Zentren zu stabilisieren. Eine Stabilisierung durch mehrere katalytische Zentren wirkt sich vorteilhaft auf die Aktivierungsenthalpie aus, aber es setzt auch voraus, dass drei oder mehrere Moleküle auf eine bestimmte Art und Weise angeordnet werden müssen, was wiederum einen sehr unvorteilhaften Effekt auf die Aktivierungsentropie hat. Durch die Verwendung von Systemen, bei denen die relative Orientierung der katalytischen Zentrem während der Synthese festgelegt wird, werden die negativen Auswirkugen des gemeinsamen Wirkens von mehreren katalytischen Zentren auf die Aktivierungsentropie umgangen.
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Alle Nanostrukturen sind im Vergleich zu makroskopischen Festkörpern thermodynamisch instabil. Doch die kinetische Stabilisierung von Nanopartikeln in Kombination mit passenden Katalysatorträgern kann Nanopartikel zu praktischen heterogenen Katalysatoren machen. Die Stabilitätsprobleme verschärfen sich jedoch für legierte Nanopartikel die aus Metallen mit unvorteilhaften Lösungsenthalpien zusammengesetzt sind. Wir sind an der Entwicklung von effizienten Strategien für die Synthese dieser vielversprechenden Gruppe von Katalysatoren und deren Stabilisierung unter harschen Reaktionsbedingungen interessiert.
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Wir sind am Design von Katalysatorträgern interessiert, die nicht nur zu hoher katalytischer Effizienz beitragen, sondern zusätzlich eine aktive Rolle in der Kontrolle des Reaktionsverlaufs spielen. Da die meisten heterogenen Katalysatoren einen Katalysatorträger beinhalten, hat die Entwicklung von neuen Trägermaterialien, die die intrinsische Selektivität des Katalysators erhöhen, das Potenzial einen weitreichenden Einfluss zu haben.
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Links:
