Titelbild Chem. Ing. Tech. 11/2013

AbstractEdelmetall‐Trägerkatalysatoren spielen in verschiedenartigster Form und Gestalt (s. Bild unten) eine wichtige Rolle in der chemischen Industrie. So werden sie etwa zur Reinigung von Abgasen oder in der chemischen Synthese für Hydrierreaktionen eingesetzt. Eine verlässliche und vorzugsweise quantitative Bestimmung der Aktivität von Edelmetall‐Trägerkatalysatoren ist eine wesentliche Voraussetzung, um ihre Nutzbarkeit für industriell‐chemische Prozesse zu beurteilen. Oftmals ist dies mit aufwendigen Experimenten und kostspieligen Testapparaturen verbunden.Hier wird für die rasche und effiziente Testung von Edelmetall‐Trägerkatalysatoren ein einfaches Verfahren, nämlich die Hydrierung von p‐Nitrophenol (PNP) zu p‐Aminophenol (PAP) mit Natriumtetrahydroborat (NaBH4) als Reduktionsmittel, vorgestellt. In der Abbildung sind rechts die Edukte und das wichtigste Produkt (oben PNP und NaBH4, unten PAP) gezeigt. Ein Reaktionspfeil, der durch einen porösen Pt‐Trägerkatalysator gezeichnet ist, verbindet Edukte und Produkt. Der Test kann ohne großen Aufwand in einem Becherglas (hier links dargestellt als Erlenmeyerkolben mit (farbiger) Lösung und einigen Katalysatorkörnern am Boden) bei Umgebungsbedingungen in wässriger Lösung durchgeführt werden. Der Fortschritt der Reaktion wird mittels Online‐UV‐vis‐Spektroskopie verfolgt. Das Spektrometer ist in Form einer zylinderförmigen Lanze in die wässrige Reaktionsmischung eingetaucht (s. Abb.  links). Im Laufe der Reaktion verschwindet die zunächst gelbe Farbe des PNP und das farblose PAP entsteht. Diese Farbänderung ist in dem links abgebildeten Erlenmeyerkolben dargestellt. Dort, wo die Katalysatorkörner sind, wo also die Reaktion stattfindet, ist die Lösung entfärbt. Im mittigen Diagramm sind einige UV‐vis‐Spektren gezeigt, die nach zunehmender Reaktionszeit (Pfeil von oben nach unten) aufgenommen wurden und ebenfalls die Abnahme der Farbintensität während der katalytischen Umsetzung darstellen.Passend zum Thema der CIT‐Ausgabe (Diffusion, v. a. in porösen Materialien) zeigt das Bild rechts, dass die Reaktion im Inneren der Poren des Pt‐Katalysators verläuft (Pfeil geht durch die Poren des Katalysators). In der Tat kann die Testreaktion auch anzeigen, wenn der Stofftransport in den Poren des Katalysators die Geschwindigkeit der Umsetzung limitiert. Im Katalysator sind zudem die Edelmetallpartikel (hier Pt) sowie, an einigen dieser Partikel, gebundene H‐Atome (werden aus NaBH4 gebildet und sind für die Entfärbung, also die Aktivität des Katalysators entscheidend) dargestellt.M. Goepel, M. Al‐Naji, P. With, G. Wagner, O. Oeckler, D. Enke, R. Gläser*, Chem. Ing. Tech. 2013, 85 (11), 1774 – 1778.DOI: 10.1002/cite.201300075