Goldkatalysatoren
Goldkatalysatoren gehören zu einem der sich am dynamischsten entwickelnden Forschungsfelder in Bereich der Katalyse. Wir konnten mit neuen Verfahren zur Katalysatorherstellung und zur Anwendung von Goldkatalysatoren besondere Akzente setzen.
Goldkatalysatoren wurden bis vor gut zwanzig Jahren als völlig ungeeignet zur Durchführung katalytischer Reaktionen angesehen. Mit der Entwicklung erster, speziell angepasster Präparationsmethoden (deposition-precipitation), die es erlauben, sehr kleine Goldpartikel auf Trägermaterialien abzuscheiden, begann die rasante Entwicklung der Goldkatalyse. Seither ist die Goldkatalyse eines der sich am dynamischsten entwickelnde Forschungsgebiete in der Katalyse überhaupt.
Wir haben Goldkatalysatoren beispielsweise für die Selektivoxidation von Kohlenhydraten zu Zuckersäuren verwendet. Mit den von uns entwickelten metalloxid-geträgerten Goldkatalysatoren können verschiedenste Zucker, wie Glucose, Maltose, Lactose u. a., in einer bis dahin unbekannten Spezifität und in praktisch 100 %iger Ausbeute in ihre korrespondierenden Zuckersäuren, d.h. Gluconsäure, Maltobionsäure, Lactobionsäure, umgesetzt werden. Diese Goldkatalysatoren sind nicht nur ausgesprochen aktiv und selektiv, sondern weisen ebenfalls eine extrem gute Langzeitstabilität auf. Mit den von uns entwickelten Katalysatoren und optimierten Prozessbedingungen wurde das Verfahren in den Demonstrationsmaßstab übertragen.
Im Zuge dieser Arbeiten haben wir auch eine neue Präparationsmethode für Goldkatalysatoren entwickelt, die auf einem Imprägnierverfahren beruht (incipient wetness-Methode, IW-Methode). Diese Methode wurde gemeinhin als ungeeignet zur Herstellung von Goldkatalysatoren angesehen. Richtig angewendet können jedoch, wie wir gezeigt haben, auf diese Weise hervorragende Goldkatalysatoren hergestellt werden. Dies ist insbesondere aus industrieller Sicht interessant, da diese Methode hinsichtlich Einfachheit, Kosten und Übertragbarkeit in größeren Maßstab anderen Methoden überlegen ist.
Katalysatoren auf Basis von Gold, in denen neben Gold auch noch Platin als weiteres Metall auf dem Trägermaterial vorliegt, waren auch der Schlüssel zur Entwicklung zweier weiterer Verfahren. Zum Einen ist dies die Selektivoxidation von Fettalkoholethoxylaten zu Ethercarbonsäuren, die als Tenside unter anderem in Wasch- und Reinigungsmitteln verwendet werden. Mit den von uns entwickelten Katalysatoren und Prozessbedingungen können diese Verbindungen schneller und in besserer Ausbeute als mit anderen Katalysatoren und sogar in besserer Ausbeute als mit dem derzeit durchgeführten industriellen Prozess produziert werden.
Zum Anderen haben wir Gold-Platin-Bimetallkatalysatoren und Prozessbedingungen zur Selektivoxidation des Zuckers Sorbose zu 2-Keto-L-Gulonsäure entwickelt. Diese Reaktion kann die derzeit durchgeführte industrielle Herstellung von Ascorbinsäure, d.h. Vitamin C, vereinfachen.
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