Transiente kinetische Untersuchungen an Mo/V-Oxidverbindungen

Mit Hilfe von transienten Versuchsmethoden und unter Anwendung des wissenschaftlichen Optimierungsansatzes für Katalysatoren, dem rational catalysts design, wurde für die Partialoxidation von Methacrolein zu Methacrylsäure ein neuer Katalysator auf der Basis von Molybdän-Vanadium-Mischoxiden mit den Zusätzen Wolfram, Cäsium und Phosphor entwickelt. Dazu wurden im Vorfeld eingehende Untersuchungen an Heteropolyverbindungen vom Typ H4-xCsx[PVMo11O40] (x = 0 - 3) und Mischoxiden der allgemeinen Zusammensetzung Mo9V2W1,2Ox (x = 0 - 35,6) durchgeführt. Es konnten zahlreiche Details zum Reaktionsverhalten von Methacrolein und Acrolein an diesen Festkörpern herausgearbeitet werden. Ein weiterer Untersuchungsgegenstand war das Reoxidationsverhalten unter stationären Reaktionsbedingungen bei der Umsetzung der beiden oben genannten Aldehyde an H2Cs2[PVMo11O40] und Mo9V2W1,2Ox (x = 0 - 35,6). Unter Verwendung von 18O2 konnte nachgewiesen werden, daß in beiden Fällen die Reoxidation der Festkörperoberfläche nicht über Bulksauerstoff erfolgt, sondern direkt mit Gasphasensauerstoff. Abschließend konnte das Potential der Mo/V-Mischoxide für die oxidative Dehydrierung von Isobutryaldehyd zu Methacrolein aufgezeigt werden.

Introducing transient examination methods for catalyst in the frame of a scientific optimisation approach - "the rational catalyst design" - a new catalyst on the basis of molybdenum-vanadium mixed-oxides with additives of tungsten, caesium and phosphorus was developed for the partial oxidation of methacrolein to methacrylic-acid. For this purpose, preliminary extensive investigations were carried out on heteropoly-compounds of the type H4-xCsx[PVMo11O40] (x = 0 - 3) and on mixed oxides with an overall composition of Mo9V2W1,2Ox (x = 0 - 35,6). Various details with regard to the reaction-performance of methacrolein and acrolein at these solid catalyst were established. Furthermore, the reoxidation-performance at steady state reaction conditions of the conversions of both aldehydes at H2Cs2[PVMo11O40] and Mo9V2W1,2Ox (x = 0 - 35,6) was subjected to examinations. With the introduction of 18O2, it could be verified in both cases that the reoxidation of the solid-surface does not occur by bulk-, but by gas-phase oxygen. Finally, the potential of molybdenum-vanadium mixed-oxides for oxidative dehydrogenation of isobutyraldehyde to methacrolein was pointed out.