Isotopenaustauschstudie zur Kinetik der Partialoxidation von Acrolein an Mo/V/W-Mischoxid-Katalysatoren

Die Kinetik der industriell bedeutenden Partialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure an Mo/V/W-Mischoxid-Katalysatoren wurde unter Verwendung einer transienten Isotopenaustausch-Technik untersucht. Diese Methode, die in der Katalyseforschung unter dem Acronym SSITKA (Steady State Isotopic Transient Kinetic Analysis) bekannt ist, basiert auf dem Austausch eines Reaktionspartners gegen ein isotopensubstituiertes Äquivalent (hier 16O2 gegen 18O2). Dabei werden in Bezug auf alle weiteren Reaktionsparameter stationäre Bedingungen aufrecht erhalten. Es wurde beobachtet, dass der Carbonylsauerstoff des Acroleins in einer schnellen Austauschreaktion unter Einbeziehung des Festkörper-Sauerstoffs durch das komplementäre Isotop ersetzt wird. Infolgedessen wird auch die die doppelt substituierte Acrylsäure gebildet. Zur Gewinnung kinetischer Daten wurde eine Temperaturvariation durchgeführt und ein makrokinetisches Reaktionsmodell an die experimentellen Daten angepasst.

The kinetics of the partial oxidation of acrolein to acrylic acid with Mo/V/W mixed oxide catalysts, a reaction of great importance in industrial chemistry, was studied using transient isotopic tracing. This technique is also known by the acronym SSITKA (Steady State Isotopic Transient Kinetic Analysis). It is based on the replacement of a reactant by a labeled form in the gas stream (here 16O2 against 18O2), while the reaction remains operating under steady state. A fast exchange reaction of the carbonyl of acrolein involving lattice oxygen from the catalyst was observed. As a result, the formation of doubly labeled acrylic acid occurs. Measurements at various temperatures were performed to collect kinetic data, the kinetic parameters were obtained by fitting a macrokinetic model to the experimental values.