Analyse von Katalysatoren
Beschleunigung chemischer Reaktionen
Als Katalyse bezeichnet man die Fähigkeit bestimmter Stoffe, sogenannter Katalysatoren, die Kinetik einer chemischen Reaktion gezielt zu beeinflussen. Dabei setzen Katalysatoren die Aktivierungsenergie der jeweiligen chemischen Reaktion herab, ohne dabei verbraucht zu werden. Typischerweise werden als Katalysatoren oberflächenaktive Systeme wie Pd/C, Pt/C oder Zeolithe verwendet. In der Regel laufen katalytische Prozesse an der äußersten atomaren Lage eines Katalysators ab. Daher ist es nicht verwunderlich, dass quantitative, oberflächenanalytische Methoden wie die Low Energy Ion Scattering Spectroscopy (LEIS), Flugzeit-Sekundärionenmassenspektrometrie (ToF-SIMS) oder Photoelektronensepktroskopie (XPS, ESCA) sowohl bei der Weiterentwicklung als auch bei der Suche nach Ausfallursachen von Katalysatoren zum Einsatz kommen. Idealerweise treten Katalysatoren aus einer chemischen Reaktion unverändert hervor. Kommt es allerdings zur Vergiftung eines Katalysators, sollten die Ursachen möglichst schnell geklärt werden. Im Labor der Tascon GmbH gehört die Analyse von Katalysatoren seit über 20 Jahren zu unseren täglichen Aufgaben. Das folgende Beispiel zeigt die Analyse eines belegten Katalysators in unserem Labor.
Analyse der Katalysator Regeneration mittels LEIS
Eine der größten Herausforderungen im Betrieb von Katalysatoren, ist die Aufklärung von Deaktivierungsphänomenen. Das vorliegende Beispiel zeigt, wie die Aktivität eines 3-Wege-Katalysators durch "Kaltstart"-Bedingungen negativ beeinflusst wird. Der Katalysator besteht aus Platin und Rhodium auf einer Oxid-Unterlage.
Das LEIS-Spektrum der Oberfläche eines neuen Katalysators ("fresh") zeigt einen deutlichen Platin-Oberflächenpeak. Wird der Katalysator unter Kaltstart-Bedingungen eingesetzt ("used"), ist dieser Peak nicht mehr sichtbar, da die Platin-Oberfläche mit Ruß bedeckt wird. Das Platin steht daher für eine katalytische Reaktion nicht mehr zur Verfügung. Der Ruß kann durch einen Regenerationsschritt entfernt werden. Dies führt zu einer Freilegung der Platinoberfläche ("regenerated") und die katalytische Aktivität ist wiederhergestellt. Neben den hier gezeigten Analysen ist es im Labor der Tascon GmbH auch möglich, Substanzen, die die Katalysatoroberfläche belegen zu analysieren und zu identifizieren. Zu diesem Zweck bietet sich die ToF-SIMS Analyse aufgrund ihrer hervorragenden Screening-Eigenschaften an.
Tascon GmbH – Ihr Partner bei der Analyse von Katalysatoren
Wir von der Tascon sind Ihr kompetenter Labor-Partner im Bereich der Analyse von Katalysatoren und unterstützen Sie sowohl bei der Fehleranalytik im Bereich Katalyse als auch in der Entwicklung von Katalysatoren. Dabei blicken wir auf über 20 Jahre Expertise im Bereich der Oberflächenanalytik zurück. Sollten Sie sich für unseren Service interessieren, treten Sie in Kontakt zu uns. Die Experten aus unserem Team beraten Sie unverbindlich. Wir freuen uns auf Ihre Anfrage.
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