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Charakterisierung von V/W - und Mo/W - Mischoxiden als Katalysatoren für die Partialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure

Schmitt, Christian :
Charakterisierung von V/W - und Mo/W - Mischoxiden als Katalysatoren für die Partialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure.
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2009)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Charakterisierung von V/W - und Mo/W - Mischoxiden als Katalysatoren für die Partialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure
Language: German
Abstract:

Die ternären Oxide Mo-W-O und V-W-O sind Teile des Mischoxidsystems V-Mo-W-O, welches als Katalysator-Basis für die hoch effiziente und hoch selektive katalytische Partialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure angesehen wird. In dieser Arbeit wurden Mischoxide der beiden Teilsysteme bezüglich ihrer strukturellen Eigenschaften und ihrer katalytischen Leistungsfähigkeit für diese Partialoxidation untersucht. Beide Mischoxidsysteme besitzen eine gegenüber den reinen Oxiden deutlich höhere katalytische Leistung hinsichtlich Umsatz von Acrolein, Selektivität zu Acrylsäure und Ausbeute an Acrylsäure. Die Proben der Mischreihe V-W-O sind dabei insgesamt aktiver und selektiver als diejenigen der Mischreihe Mo-W-O. Die Phasenzusammensetzung der Proben variiert mit dem Metallverhältnis. Bei hohem V/W-Verhältnis existiert V2O5, bei hohem Mo/W-Verhältnis MoO3. Ab einem W-Anteil von 50 % dominieren in beiden Mischreihen WO3-Phasen. V2O5 und MoO3 werden durch Acrolein bei 400 °C zu V2O3 und VO2 bzw. zu MoO2 reduziert, Mo-W-Oxidphasen zu verschiedenen substöchiometrischen Phasen mit Scherstrukturen. WO3 hingegen ist strukturstabil. Im WO3-Gitter gelöste Mo6+ Ionen und V5+ bzw. V4+ Ionen können durch den Einfluss des Acroleins bei 400 °C reduziert werden. Wie in den Systemen V-Mo-O und V-Mo-W-O, wirkt sich auch im System V-W-O die Anwesenheit von reduzierten Vanadiumzuständen positiv auf die katalytische Leistungsfähigkeit aus. V4+ und V3+ Zentren können durch eine Matrix aus W- oder Mo-W-Oxid stabilisiert werden, um eine Oxidation zu V5+ und die Bildung von katalytisch unselektivem V2O5 zu verhindern. Die Katalysatoren des Systems Mo-W-O zeichnen sich durch strukturelle Stabilität und eine hohe Sauerstoffdiffusionsgeschwindigkeit während der Reaktion aus. Diese Eigenschaften der Mo-W-O-Katalysatoren verbinden sich im System V-Mo-W-O mit dem für die Partialoxidation essentiellen Einbau von Vanadium-Ionen in die Struktur.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
The ternary oxides Mo-W-O and V-W-O are parts of the mixed oxide system V-Mo-W-O, which is regarded as the catalyst basis for the highly efficient and highly selective catalytic partial oxidation of acrolein to acrylic acid. In this work, mixed oxides of the two part systems were studied as to their structural properties and their catalytic performance for this partial oxidation. Compared to the pure oxides, both mixed oxide systems show a significantly higher catalytic performance in regard to the conversion of acrolein, the selectivity towards acrylic acid and the yield of acrylic acid. At the same time, samples of the V-W-O series are in general more active and more selective than samples of the Mo-W-O series. The phase composition of the samples varies with the metal ratio. For samples with either a high V/W or Mo/W ratio, V2O5 or MoO3 exist, respectively. At a W content of 50 % and higher, WO3 phases dominate both sample series. By acrolein at 400 °C, V2O5 and MoO3 are reduced to V2O3 and VO2 and to MoO2, respectively. Mo-W oxide phases are reduced to several substoichiometric phases with shear structures. WO3 is structurally stable, however. Both the Mo6+ ions and the V5+ and V4+ ions that are dissolved in the WO3 lattice can be reduced by acrolein at 400 °C. Similar to the systems V-Mo-O and V-Mo-W-O, the presence of reduced vanadium states in the V-W-O system has a beneficial effect on the catalytic performance. V4+ and V3+ centers can be stabilized by a matrix of W oxide or Mo-W oxide which prevents the oxidation to V5+ and the formation of catalytically unselective V2O5. The catalysts of the Mo-W-O system are characterized by structural stability and a high oxygen diffusion rate during the catalytic reaction. In the V-Mo-W-O system, these properties of the Mo-W-O catalysts are conjoined with the structural integration of vanadium ions, which is essential for the partial oxidation.English
Uncontrolled Keywords: Mischoxid, Katalysator, Acrolein, Oxidation, Acrylsäure, Vanadium, Molybdän, Wolfram
Alternative keywords:
Alternative keywordsLanguage
Mischoxid, Katalysator, Acrolein, Oxidation, Acrylsäure, Vanadium, Molybdän, WolframGerman
mixed oxide, catalyst, acrolein, oxidation, acrylic acid, vanadium, molybdenum, tungstenEnglish
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 660 Technische Chemie
Divisions: Fachbereich Material- und Geowissenschaften
Date Deposited: 14 Aug 2009 07:23
Last Modified: 07 Dec 2012 11:55
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-18751
License: Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0
Referees: Fueß, Prof. Dr.- H. and Vogel, Prof. Dr.- H. and Ensinger, Prof. Dr. W.
Refereed: 25 May 2009
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/1875
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