Semihydrierung von Acetylen an intermetallischen Verbindungen

Die selektive Semihydrierung von Acetylen im Ethylenüberschuss stellt eine industriell bedeutende Reaktion bei der Darstellung von Polyethylen dar (> 80 Mt/a). Industrielle Katalysatoren sind Pd-basiert, haben jedoch den großen Nachteil von geringer Stabilität der Aktivität des Katalysators. Durch unsere innovative und wissensbasierte Umsetzung des site isolation concepts mittels strukturell geordneten intermetallischen Verbindungen gelang es, aktive, selektive und stabile Katalysatormaterialien zu generieren (siehe Abb. 1)¹. Die verwendeten Verbindungen Pd₃Ga₇, PdGa und Pd₂Ga zeichnen sich durch geordnete Kristallstrukturen aus, in denen die Pd Atome als Hanteln, isoliert oder als 3D-Netzwerke vorliegen. In allen Fällen ist die Pd-Pd Koordinationszahl deutlich gegenüber dem Element vermindert. Unser Vorgehen erlaubt aufgrund der geringeren Komplexität der ungeträgerten intermetallischen Verbindungen und deren in situ Stabilität eine wissensbasierte Entwicklung heterogener Katalysatorsysteme und führte zur Entdeckung von edelmetallfreien Al-Fe Hydrierkatalysatoren, die den Ga-Pd Verbindungen bezüglich ihrer Aktivität, Selektivität und Stabilität ebenbürtig sind.²

Abbildung 1: Katalytische Eigenschaften der Ga-Pd intermetallischen Verbindungen im Vergleich zu Pd/Al2O3. Gaszusammensetzung 50 % C2H4, 5% H2, 0,5% C2H2 in He.

 

1. M. Armbrüster, K. Kovnir, M. Behrens, D. Teschner, Yu. Grin, R. Schlögl, J. Am. Chem. Soc. 132, 2010, 14745. doi: 10.1021/ja106568t
2. M. Armbrüster, K. Kovnir, M. Friedrich, D. Teschner, G. Wowsnick, M. Hahne, P. Gille, L. Szentmiklósi, M. Feuerbacher, M. Heggen, F. Girgsdies, D. Rosenthal,R. Schlögl, Yu. Grin, Nature Mater. 11, 2012, 690. doi:10.1038/nmat3347