TP3: Operando Charakterisierung von Katalysatoren während H2O2 Synthese

Dr. Dmitry Doronkin
Dr. Paolo Ciocci
Ananya Mohanty

Motivation und Ziele:

Ziel dieses Projekts ist die spektroskopische Untersuchung definierter Modellkatalysatoren (vor allem geträgerte Pt-Au und Pd-Au) im präparierten Zustand, während der Reaktion der direkten Wasserstoffperoxid-Synthese aus H₂ und O₂ (t-HP) und der elektrochemischen H₂O₂-Synthese (e-HP) sowie unter relevanten in situ Bedingungen und nach t-HP und e-HP. Um die Katalysatorstruktur während der Reaktion zu ermitteln, werden wir Operando-Charakterisierungmethoden anwenden, insbesondere Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAS), aber auch Infrarot (IR)-Spektroskopie. Die Methoden helfen uns den Einfluss der Reaktionsbedingungen auf die Katalysatorstruktur aufzudecken und dynamische Prozesse wie Legierungsbildung / Segregation, Oxidation / Reduktion und Adsorption / Desorption von Reaktanten, Zwischenprodukten und Produkten während der Änderung der Reaktionsbedingungen zu entschlüsseln. Durch die Kombination der XAS mit ergänzender IR-Spektroskopie wollen wir die Reaktionsbedingungen (Partialdrücke, pH-Wert, Potenzial, Lösungsmittel, Halogenid-/Säurepromotoren usw.) mit der Katalysatorwirkung und -struktur korrelieren. Als Ergebnis wird die Struktur der katalytisch aktiven Zentren und Oberflächenspezies bestimmt, die als Feedback für die Katalysatorherstellung und als Input für die mikrokinetische Modellierung von t-HP und e-HP dienen werden.