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Untersuchung der Sauerstoffdynamik in Metalloxiden an den Beispielen von CeO2 und Mo8V2W0,5Ox - Eine operando Raman-Studie

Ohlig, Dominik (2020):
Untersuchung der Sauerstoffdynamik in Metalloxiden an den Beispielen von CeO2 und Mo8V2W0,5Ox - Eine operando Raman-Studie.
Darmstadt, Technische Universität, DOI: 10.25534/tuprints-00009632,
[Ph.D. Thesis]

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Untersuchung der Sauerstoffdynamik in Metalloxiden an den Beispielen von CeO2 und Mo8V2W0,5Ox - Eine operando Raman-Studie
Language: German
Abstract:

Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss der Sauerstoffdynamik in Abhängigkeit des Ortes auf das Aktivitäts-/Selektivitätsverhalten für die selektive Oxidation von Acrolein zu Acrylsäure an Mo8V2W0,5Ox mittels operando Raman-Spektroskopie untersucht. Weiterhin wurde unter Verwendung von operando Raman-Spektroskopie eine vergleichende Studie der selektiven Oxidation von Acrolein und Methacrolein an Mo8V2W0,5Ox durchgeführt. Zu diesem Zweck wurde eine operando Raman-Zelle für die Untersuchung von Mischoxidkatalysatoren unter prozessrelevanten Bedingungen im Labormaßstab entwickelt und in einen bestehenden operando Raman-Aufbau mit Raman-Mikroskop und XYZ-Probentisch integriert. Neben der Optimierung des Versuchsaufbaus wurde eine Methode zur Identifizierung redoxsensitiver Raman-Signale erarbeitet. Die Validierung des Versuchsaufbaus und der Methodik erfolgte am Modellsystem CeO2 durch Untersuchung der kontrollierten Knallgasreaktion. Im Anschluss daran folgte die Untersuchung des technisch relevanten Zielsystems Mo8V2W0,5Ox. Die Ergebnisse zeigen einen direkten Zusammenhang zwischen dem Reduktionsgrad des Mischoxidkatalysators und der integralen Selektivität der selektiven Oxidation von alpha,beta-ungesättigten Aldehyden zur korrespondierenden Säure. Im stationären Zustand wird entlang des Katalysatorbetts eine Zunahme des Reduktionsgrads in Flussrichtung beobachtet. Der Verlauf des Gradienten ist abhängig vom Sauerstoffgehalt der gasförmigen Reaktionsmischung und wirkt sich auf die integrale Selektivität zu alpha,beta-ungesättigten Säure aus. Die verlangsamte Oxidation von Methacrolein zu Methacrylsäure am Mischoxid kann auf die verstärkte Bildung von Coke-Depositen zurückgeführt werden.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
The scope of this work is the investigation of the influence of local changes in oxygen dynamics in a mixed oxide catalyst (Mo8V2W0,5Ox) for the selective oxidation of Acrolein to Acrylic Acid via operando Raman spectroscopy. Further operando Raman studies are performed for the selective oxidation of Methacrolein to Methacrylic acid on Mo8V2W0,5Ox. For the investigation an operando Raman cell was developed and built in an operando Raman microscope set up with motorized XYZ sample stage. A method for the identification of redox sensitive signals in metal oxides is introduced. The Raman set up and the developed method are validated by studying the oxygen hydrogen reaction on a CeO2 catalyst. Afterwards the technical relevant mixed oxide system is investigated. The results of this study give evidence for direct correlation between the degree of reduction and the integral selectivity towards corresponding acids for the selective oxidation of alpha, beta-unsaturated aldehydes. The spatial resolved investigation of the catalyst bed under process-relevant conditions reveals a local change in the degree of reduction. Along the catalyst bed the degree of reduction increases along the flow direction. The development of the gradient depends on the oxygen content in the gaseous reaction feed and affects the integral selectivity towards the corresponding acids. The slower reaction rate of the conversion of Methacrolein to Methacrylic acid is linked to the increased formation of coke deposites during selective oxidation on mixed oxide.English
Place of Publication: Darmstadt
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 540 Chemie
Divisions: 07 Department of Chemistry > Fachgebiet Technische Chemie > Technische Chemie I
Date Deposited: 22 Jul 2020 07:48
Last Modified: 22 Jul 2020 12:30
DOI: 10.25534/tuprints-00009632
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-96329
Referees: Vogel, Prof. Dr. Herbert and Hess, Prof. Dr. Christian
Refereed: 10 February 2020
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/9632
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