03 Fakultät Chemie
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Item Open Access Eignung von metallorganischen Gerüstverbindungen als stationäre Phase in der Hochleistungsflüssigchromatographie (HPLC)(2017) Lieder, Christian; Klemm, Elias (Prof. Dr.-Ing.)Anwendung von metallorganischen Gerüstverbindungen als stationäre Phase in der HPLC, Vergleich mit klassischen Silika-Materialien. Synthese der metallorganischen Gerüstverbindungen, Modifizierung. Befüllung chromatographischer Säulen und Gegenüberstellung der Füllmethoden. Methodenentwicklung, Einflüsse auf chromatographische Ergebnisse. Chirale Erkennung, Untersuchung der Wechselwirkungen. Theoretisch chemische Berechnungen der Wechselwirkungen.Item Open Access Ring opening of decalin on iridium- and platinum-containing zeolite catalysts of the FAU-, MTW- and MWW-type(2011) Rabl, Sandra; Weitkamp, Jens (Prof. Dr.-Ing.)Polycyclic aromatics have an even higher tendency for the formation of particulates than one-ring aromatics, and they bring about various additional undesirable properties, such as poor ignition characteristics and cetane numbers, an increased propensity for soot formation and unfavorable cold-flow properties. For these reasons, the content of polycyclic aromatics in diesel fuels is limited by legislation to 8 wt.-%. Certain refinery streams, such as light cycle oil (LCO) from the FCC unit are rich in these undesired compounds and can be blended into diesel fuels only to a limited extent. A most attractive way for upgrading these refinery streams is the selective ring opening of polycyclic aromatics into alkanes, without degradation of the carbon number. The aim of this work was to identify key factors which a high-performance catalyst should have to achieve high yields of open-chain decanes in the hydroconversion of cis-decalin. In order to reach this goal, the kind of the noble metal, the metal loading and the concentration and strength of the Brønsted acid sites in the zeolite catalysts were varied. For a safe identification of the desired open-chain decanes, n-decane was isomerized in separate experiments, and the mixture of iso-decanes thereby generated was co-injected with the liquid products from decalin hydroconversion. All results suggested that a balance between the metal content and the concentration and strength of Brønsted acid sites was important and necessary. The catalysts could be divided into three categories: catalysts on which only hydrogenolysis on the metal took place; bifunctional catalysts on which the metal had only a dehydrogenation / hydrogenation function and the acid sites are responsible for the conversion of decalin and trifunctional catalysts on which mainly hydrogenolysis on the metal took place but also hints of a superimposition of bifunctional catalysis were visible. On nearly all catalysts open-chain decanes were obtained, but the best catalysts belonged to the group of trifunctional catalysts.Item Open Access Die Entwicklung neuer Zeolithkatalysatoren für die Methanol-zu-Olefin-Umsetzung(2015) Dyballa, Michael; Hunger, Michael (Prof. Dr.)In dieser Arbeit wurden verschiedene 10-Ring-Zeolith-Katalysatoren untersucht. Das Ziel war, den Anteil an Propen in der Produktverteilung der Methanol-zu-Olefin-Umwandlung (MTO) zu erhöhen. Es wurde festgestellt, dass die Produktverteilung stark von der Säurezentrendichte der Katalysatoren abhing. Je nach Porensystem wurde ein idealer Säurezentrendichtebereich identifiziert. In diesem Bereich waren sowohl Propenanteil als auch Katalysatorlebensdauer hoch. Parallel dazu wurden weniger Alkane, Ethen und Aromaten gebildet und die Koksbildung wurde minimiert. Auch die Modifizierung der 10-Ring-Zeolithkatalysatoren durch Mesoporen im Zeolithgitter und die Dealuminierung von Zeolithkatalysatoren wurden untersucht. Weitere angewandte Modifizierungen waren die Imprägnierung mit Phosphat, der Einbau von Bor und ein partieller Ionenaustausch. Bei angepasster Temperatur und Katalysatorbelastung wurde so ein Propenanteil von über 50% erreicht.Item Open Access Umsetzung von CO2 und Ethen zu Na-Acrylat(2020) Weber, Sandra; Klemm, Elias (Prof. Dr.-Ing,)Die stoffliche Nutzung von CO2 als C1-Baustein in chemischen Endprodukten stellt einen zukunftsweisenden Forschungsansatz dar. Kohlenstoffhaltige Verbindungen wie Acrylsäure werden derzeit auf der Basis fossiler Rohstoffe hergestellt. Im Rahmen dieser Arbeit wird ein neuer Syntheseweg zur Herstellung von Natrium-Acrylat untersucht. Ziel ist es, aus günstigen Rohstoffen (CO2 und Ethen) ein wirtschaftlich interessantes Produkt (Na-Acrylat) zu synthetisieren. Die Umsetzung basiert auf einem Nickel-vermittelten Katalysezyklus, ausgehend von Kohlenstoffdioxid und Ethen. Innerhalb des Katalysezyklus werden unterschiedliche Elementarschritte durchlaufen, zu denen auch Gas-Flüssig-Reaktionen gehören. In der vorliegenden Arbeit wurden einzelne Schritte des Katalysezyklus reaktionstechnisch untersucht. Die systematische Untersuchung von Gas-Flüssig-Reaktionen stellte den Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit dar.Item Open Access In-situ-infrarotspektroskopische Untersuchungen zur Cumolsynthese an sauren Zeolithkatalysatoren(2004) Breuninger, Marcus; Weitkamp, Jens (Prof. Dr.-Ing.)In der vorliegenden Arbeit wurde die Alkylierung von Benzol mit Propen zu Cumol an sauren Zeolithkatalysatoren mit Hilfe der In-situ-FTIR-Spektroskopie unter Strömungsbedingungen untersucht. Den Schwerpunkt bildete die Untersuchung der Katalysatordeaktivierung. Als Katalysatoren wurden mittels Hydrothermalsynthese hergestellte Zeolithe H-Beta, H-EU-1, H-L, H-Mordenit, H-ZSM-12, H-MCM-22 und H-NU-87 eingesetzt, welche 10- und 12-Ring-Porensysteme besitzen. Vorversuche zeigten, dass Zeolithe, die nur ein eindimensionales Porensystem besitzen, rasch deaktivieren. Dies waren die Zeolithe H-L, H-Mordenit und H-ZSM-12. Eine hohe Aktivität und eine lange Katalysatorstandzeit besitzen dagegen die Zeolithmaterialien, welche über ein mehrdimensionales Porensystem mit Hohlräumen an den Kreuzungspunkten der Poren verfügen. In den folgenden Experimenten wurden diese Materialien genauer untersucht. Die Katalysatoren wurden mit verdünnten Mineralsäuren oder Oxalsäure partiell dealuminiert, um den Einfluss des nSi/nAl-Verhältnisses auf die Aktivität und die Produktzusammensetzung zu untersuchen. Die Charakterisierung der aciden Zentren bezüglich Anzahl und Verteilung der Säurestärke erfolgte mit Hilfe der Infrarotspektroskopie und mittels der Adsorption und temperaturprogrammierten Desorption von Pyridin. Dabei zeigte es sich, dass bei der Dealuminierung der Zeolithe mit Salpetersäure die Anzahl der stark sauren Brønsted-Säurezentren abnimmt und sich die Verteilung der Säurestärke zu Zentren mittlerer Stärke hin verschiebt. Die Dealuminierung der Ausgangsprobe des Zeoliths H-Beta mit (NH4)2SiF6 führte im Gegensatz zur Dealuminierung mit Salpetersäure zu keiner Veränderung der Verteilung der Säurestärke der Brønsted-Säurezentren. Bei der Behandlung des Zeoliths H-NU-87 mit Oxalsäure konnte der gegenteilige Effekt beobachtet werden. Hier kam es zu einer Verschiebung der Verteilung der Säurestärke zu Zentren höherer Stärke hin. Nach der Dealuminierung der äußeren Oberfläche der H-NU-87-Kristallite mit Oxalsäure wurde eine Verschiebung der Selektivität zu 1,3-Diisopropylbenzol hin zum sterisch weniger anspruchsvollen 1,4-Isomer beobachtet. Dies kann sowohl mit den formselektiven Eigenschaften des Zeolithgerüstes erklärt werden als auch damit, dass das 1,3-Isomer hauptsächlich durch Isomerisierung des in den Poren gebildeten 1,4-Diisopropylbenzols an der äußeren Oberfläche entsteht. Zur in-situ-spektroskopischen Untersuchung der Katalysatordeaktivierung und der Zugänglichkeit der Brønsted- und Lewis-sauren Zentren wurden Proben, die während der Cumolsynthese teilweise deaktiviert worden waren, mit frischen Katalysatoren verglichen. Für die Adsorptionsexperimente wurden Sondenmoleküle ausgewählt, die eine mit den Reaktanden Benzol und Cumol vergleichbare Größe besitzen und aufgrund ihrer basischen Eigenschaften mit den sauren Zentren der Katalysatoren wechselwirken. Dies sind basische Moleküle, deren funktionelle Gruppe an einen Phenylrest gebunden ist. Als Sondenmoleküle sind in dieser Untersuchung Pyridin, Benzol, Hexadeuterobenzol, Benzonitril, Anilin, N,NDimethylanilin und Pentafluorpyridin verwendet worden. Darüber hinaus wurden Versuche zum H/D-Austausch mit Hexadeuterobenzol unternommen. Dabei zeigte es sich, dass der Aktivitätsverlust der Zeolithkatalysatoren während der Cumolsynthese mit der Abnahme der Anzahl Brønsted-Säurezentren, die für Pyridin zugänglich sind, korreliert werden kann. Bei der Untersuchung der Frage, ob das Deaktivierungsverhalten mit einer Blockierung der einzelnen aktiven Zentren oder des Porensystems durch Koksdeposite zu erklären ist, wurde gefunden, dass der Aktivitätsabfall der Zeolithe H-Beta, H-NU-87 und H-EU-1 linear mit dem Anwachsen einer IR-Bande bei 1600 cm-1 verläuft, die aromatischen Koksdepositen zugeordnet wird. Darüber hinaus reagieren Proben mit einem geringeren Aluminiumgehalt innerhalb einer Reihe eines Zeolithstrukturtyps empfindlicher auf Koksablagerungen mit einem Verlust an Aktivität als solche Proben mit einem niedrigeren Si/Al-Verhältnis. Dies zeigt, dass an den hier untersuchten Katalysatoren nicht die Poren, sondern eher die einzelnen aktiven Zentren blockiert werden.Item Open Access Untersuchungen zur Umsetzung von Ethanol zu Ethylenoxid(2020) Himmelmann, Robin; Klemm, Elias (Prof. Dr.-Ing.)Item Open Access Synthese von Stickstoffliganden mit Phosphonatgruppen zur Immobilisierung von Kupferkomplexen auf γ-Alumina für kupferkatalysierte Atomtransfer-Radikaladditionsreaktionen (ATRA)(2024) Maier, Sarah; Estes, Deven (Jun. Prof. Dr.)Diese Arbeit beschreibt die Synthese und Charakterisierung von stickstoffhaltigen Liganden mit Phosphonat-Ankergruppen, die Immobilisierung ihrer Kupferkomplexe auf oxidischen Trägermaterialien, sowie den Einsatz dieser immobilisierten Komplexe als Katalysatoren für Atomtransfer-Radikaladditionsreaktionen.Item Open Access Dehydroalkylation of benzene with mixtures of ethane and propane over zeolite catalysts(2018) Wan Hussin, Dennis; Traa, Yvonne (PD Dr.)Item Open Access Hydrierende Umsetzung mehrkerniger Aromaten zu einem synthetischen Steamcracker-Einsatz an bifunktionellen Zeolithkatalysatoren(2010) Demir, Fehime; Traa, Yvonne (PD Dr.)Ziel der vorliegenden Arbeit war es, geeignete bifunktionelle Zeolithkatalysatoren zu finden, um aus mehrkernigen Aromaten einen synthetischen Steamcracker-Einsatz herzustellen. Die Zielprodukte sind n-Alkane mit zwei bis sechs Kohlenstoffatomen (C2-6-n-Alkane), die im Steamcracker die höchsten Ausbeuten an Ethen und Propen liefern. iso-Alkane sind ebenfalls für den Steamcracker-Einsatz geeignet. Dagegen sind teilweise hydrierte Aromaten, Cycloalkane, stark verzweigte Alkane und Methan unerwünscht.Item Open Access Untersuchung von Degradationsmechanismen an einlagigen Gasdiffusionselektroden für die elektrochemische Kohlenstoffdioxid-Reduktion(2023) Hildebrand, Joachim; Klemm, Elias (Prof. Dr.-Ing.)