Forschung

Diffusion und Reaktionsdynamik

Die Arbeitsgruppe "Diffusion und Reaktionsdynamik" beschäftigt sich mit der die Untersuchung von Limitierungen des Massentransports in mikro- und mesoporösen Materialien. Oftmals ist die Reaktionsrate einer chemischen Reaktion limitiert durch den Massentransport innerhalb der Nanoporen der  Materialien. Somit bildet ein verbessertes Verständnis der Transportmechanismen molekularer Spezies umgeben von Nanoporen eine essentielle Voraussetzung, um die Effizienz von Festkörperkatalysatoren für eine Fülle von Anwendungen zu verbessern. Wir untersuchen die Massentransportprozesse während der chemischen Umsetzung in Nanoporen mittels moderner NMR-Techniken (inklusive Hyperpolarisierung der Proben). Zum Beispiel untersuchen wir die Säure- oder Base-katalysierte Flüssigphasenumsetzung von Fetten mit Alkohol, welche für die Produktion von Biodiesel wichtig ist.

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Emissionsreduzierung

Die Arbeitsgruppe "Emissionsreduzierung" beschäftigt sich mit der heterogen katalysierten Umsetzung von Luftschadstoffen und schädlichen Abgasbestandteilen aus Verbrennungsvorgängen.
Eine nachhaltig hohe Luftqualität wird durch gesetzliche Regelungen zur Reduktion der Schadstofffreisetzung sichergestellt. Diese Emissionen werden zum Beispiel in Deutschland durch das Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG) reglementiert. Immer schärfere Emissionsrichtlinien erfordern stets leistungsfähigere Filter- und Katalysatorsysteme. Kernpunkte der Arbeitsgruppe Emissionsreduzierung sind daher die Entwicklung neuer, sowie die Weiterentwicklung und Optimierung bereits bestehender Katalysatorsysteme zur Vermeidung von Luftschadstoffen.
Forschungsschwerpunkte liegen dabei in der selektiven katalytischen Reduzierung (SCR) von Stickoxiden mit Ammoniak bzw. Ethanol und  der photokatalytischen NOx-Reduzierung.  Neben der Herstellung optimierter Katalysatorsysteme für etablierte und neuartige Anwendungen, sowie der Testung verschiedener Katalysatoren (SCR-Katalysatoren, Dieseloxidationskatalysatoren und katalytisch beschichteten Dieselpartikelfiltern)  steht der Verständnisgewinn über deren Alterungs- und Deaktivierungsmechanismen im Fokus der Untersuchungen.

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Energiespeicherung und -wandlung

Die Arbeitsgruppe "Energiespeicherung und -wandlung" konzentriert sich auf zwei Thematiken: die katalytische Wasserspaltung sowie die thermochemische Wärmespeicherung. Diese Themen adressieren direkt Fragestellungen, welche u. a. aus der Energiewende Deutschlands resultieren. Der Umbau der deutschen Energieversorgung verlangt neben einer gesteigerten Effizienz des Energiehaushaltes auch nach der Nutzung regenerativer Energiequellen. Dies erfordert die Weiterentwicklung bestehender als auch die Aufklärung alternativer Technologien, was der Inhalt unserer Forschungen ist.

Zur gezielten Verbesserung der katalytischen Wasserspaltung führen wir grundlegende mechanistische Studien durch. Weiterhin untersuchen und entwickeln wir Elektrokatalysatoren auf Basis nicht-edelmetallischer Materialien (speziell Manganoxide) sowie Kern/Hülle-Nanophotokatalysatoren zur Erhöhung der Umsätze im Bereich des UV- und sichtbaren Lichtes. Im Bereich der thermochemischen Wärmespeicherung mittels Wassersorption konzentrieren wir uns auf die Imprägnierung sorptions-aktiver Trägermaterialien mit Salzhydraten mit dem Ziel der Erhöhung von Speicherdichte als auch der Steigerung der Sorptionskinetik.

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Innovative Katalysatorsysteme

Die Arbeitsgruppe „Innovative Katalytische Systeme“ untersucht innovative Lösungsansätze für Herausforderungen in aktuellen Feldern der heterogenen Katalyse, wie zum Beispiel harsche Prozessbedingungen, Energieeffizienz, Stabilität, Stofftransporteffizienz, Bifunktionalität oder Recycling. Katalysatorsysteme wie Metallnanopartikel oder Enzyme auf Trägern, metallorganische Gerüstverbindungen, Zeolithe, hierarchisch strukturierte nanoporöse Materialien und Übergangsmetalloxide werden auf ihr Innovationspotential in industriell und ökologisch wichtigen katalytischen Verfahren hin untersucht.

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Nutzung nachwachsender Rohstoffe

Angesichts der Verknappung fossiler Ressourcen einerseits und der stetig wachsenden Nachfrage an synthetischen Produkten und Treibstoffen andererseits gewinnt die Nutzung nachwachsender Rohstoffe zunehmend an Bedeutung. Aufgrund der erheblichen Unterschiede in der Zusammensetzung fossilen und nachwachsenden Rohstoffe können etablierte chemische Konversionsprozesse nicht ohne weiteres zur Anwendung kommen. Die Entwicklung effizienter Katalysatoren und katalytischer Prozesse spielt daher eine Schlüsselrolle zur Erzeugung wertgesteigerter Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen. Vor diesem Hintergrund liegen die Forschungsschwerpunkte der Arbeitsgruppe "Nutzung nachwachsender Rohstoffe" auf der Entwicklung von neuartigen, multifunktionellen Katalysatoren und heterogener katalysierten Verfahren zur effiziente Umsetzung von lignozelluloser (Rest-) Biomasse zu flüssigen Treibstoffen und Olefinen sowie zur Herstellung von Epoxiden aus Pflanzenöl-basierten Fettsäureestern.

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letzte Änderung: 06.09.2016