Universität Stuttgart
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Item Open Access Raising the COx methanation activity of a Ru/γ‐Al2O3 catalyst by activated modification of metal-support interactions(2020) Chen, Shilong; Abdel‐Mageed, Ali M.; Dyballa, Michael; Parlinska‐Wojtan, Magdalena; Bansmann, Joachim; Pollastri, Simone; Olivi, Luca; Aquilanti, Giuliana; Behm, R. JürgenRu/Al2O3 is a highly stable, but less active catalyst for methanation reactions. Herein we report an effective approach to significantly improve its performance in the methanation of CO2/H2 mixtures. Highly active and stable Ru/γ‐Al2O3 catalysts were prepared by high‐temperature treatment in the reductive reaction gas. Operando/in situ spectroscopy and STEM imaging reveals that the strongly improved activity, by factors of 5 and 14 for CO and CO2 methanation, is accompanied by a flattening of the Ru nanoparticles and the formation of highly basic hydroxylated alumina sites. We propose a modification of the metal-support interactions (MSIs) as the origin of the increased activity, caused by modification of the Al2O3 surface in the reductive atmosphere and an increased thermal mobility of the Ru nanoparticles, allowing their transfer to modified surface sites.Item Open Access Aktivierte Modifikation der Träger‐Metall‐Wechselwirkungen als Schlüssel für hochaktive Ru/γ‐Al2O3‐Katalysatoren für die COx‐Methanisierung(2020) Chen, Shilong; Abdel‐Mageed, Ali M.; Dyballa, Michael; Parlinska‐Wojtan, Magdalena; Bansmann, Joachim; Pollastri, Simone; Olivi, Luca; Aquilanti, Giuliana; Behm, R. JürgenRu/Al2O3 ist ein außerordentlich stabiler, aber weniger aktiver Katalysator für Methanisierungs-Reaktionen. Hier berichten wir über einen neuartigen Ansatz, mit dem die Aktivität dieser Katalysatoren bei der Methanisierung von CO2 in CO2/H2-Gemischen erheblich gesteigert werden kann. Hochaktive und -stabile Ru/γ-Al2O3-Katalysatoren wurden über eine Hochtemperatur-Behandlung im reduktiven Reaktionsgasgemisch erhalten. Operando/In-situ-Spektroskopie und Rastertransmissionselektronenmikroskopie (STEM)-Abbildungen zeigen, dass die deutlich erhöhte Aktivität für die Methanisierung von CO bzw. CO2 mit einer Abflachung der Ru-Nanopartikel und der Bildung von stark basischen Plätzen auf dem hydroxylierten Aluminiumoxid einhergeht. Die erhöhte Aktivität der Katalysatoren um Faktoren von 5 (CO) bzw. 14 (CO2) führen wir auf eine aktivierte Modifikation der Träger-Metall-Wechselwirkungen zurück, die durch eine reaktive Modifizierung der Al2O3-Oberfläche im Reaktionsgas und eine erhöhte thermische Mobilität der Ru-Nanopartikel verursacht wird.Item Open Access Sulfur‐composites derived from poly(acrylonitrile) and poly(vinylacetylene) : a comparative study on the role of pyridinic and thioamidic nitrogen(2023) Kappler, Julian; Klostermann, Sina V.; Lange, Pia L.; Dyballa, Michael; Veith, Lothar; Schleid, Thomas; Weil, Tanja; Kästner, Johannes; Buchmeiser, Michael R.Sulfurized poly(acrylonitrile) (SPAN) is a prominent example of a highly cycle stable and rate capable sulfur/polymer composite, which is solely based on covalently bound sulfur. However, so far no in‐depth study on the influence of nitrogen in the carbonaceous backbone, to which sulfur in the form of thioketones and poly(sulfides) is attached, exists. Herein, we investigated the role of nitrogen by comparing sulfur/polymer composites derived from nitrogen‐containing poly(acrylonitrile) (PAN) and nitrogen‐free poly(vinylacetylene) (PVac). Results strongly indicate the importance of a nitrogen‐rich, aromatic carbon backbone to ensure full addressability of the polymer‐bound sulfur and its reversible binding to the aromatic backbone, even at high current rates. This study also presents key structures, which are crucial for highly cycle and rate stable S‐composites.