Einführung in die Heterogene Katalyse:
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Berlin ; Heidelberg
Springer Spektrum
[2015]
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INHALTSVERZEICHNIS
1 VON KURIOSEN PHAENOMENEN BIS ZUR WISSENSCHAFTLICHEN DEUTUNG
UND INDUSTRIELLEN ANWENDUNG DER KATALYSE 1
1.1 ANFANGE DER KATALYSEFORSCHUNG 1
1.2 BEGRIFFSENTWICKLUNG DER KATALYSE 3
1.3 INDUSTRIELLE ANWENDUNG DER HETEROGENEN KATALYSE 5
1.4 MODELLVERSUCHE ZU *KURIOSEN PHAENOMENEN" 10
2 BEGRIFFE UND DEFINITIONEN IN DER HETEROGENEN KATALYSE 11
2.1 ZUM SELBSTVERSTAENDNIS DER KATALYSE 11
2.2 KATALYSATORLEISTUNG 14
2.2.1 KATALYSATORAKTIVITAET 14
2.2.2 KATALYSATORSELEKTIVITAET 20
2.2.3 KATALYSATORSTANDZEIT 22
2.3 KATALYSATORBESCHAFFENHEIT 24
3 KATALYSATORKLASSIFIZIERUNG,
-VORAUSWAHL
UND -PRAEPARATION 29
3.1 GRUNDTYPEN HETEROGENER KATALYSATOREN 29
3.2 METHODEN DER KATALYSATORPRAEPARATION 32
3.2.1 METALLKATALYSATOREN 33
3.2.2 FAELLUNGSKATALYSATOREN UND KATALYSATORTRAEGER 35
3.2.3 ZEOLITHKATALYSATOREN 40
3.2.4 TRAEGERKATALYSATOREN 43
3.2.5 KATALYSATORFORMKOERPER 45
3.3 MODELLVERSUCHE ZUR KATALYSATORPRAEPARATION 46
4 GRUNDLAGEN DER HETEROGENEN KATALYSE 47
4.1 ABLAUF HETEROGEN KATALYSIERTER REAKTIONEN 47
4.2 PHYSISORPTION UND CHEMISORPTION 48
4.3 ADSORPTIONSGLEICHGEWICHTE 56
4.4 MODELLVERSUCHE ZUR ADSORPTION 65
5 METHODEN ZUR BESTIMMUNG DER KATALYSATORPARAMETER 67
5.1 KENNZEICHNUNG DER TEXTUR, POROSITAET UND OBERFLAECHENGROESSE 67
5.2 FESTKOERPER- UND OBERFLAECHENANALYTISCHE CHARAKTERISIERUNG 75
IX
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X
INHALTSVERZEICHNIS
5.2.1 VOLUMENMETHODEN 76
5.2.2 OBERFLAECHENMETHODEN 84
6 METHODEN ZUR BESTIMMUNG DER KATALYSATORLEISTUNG 91
6.1 AUSWAHL VON VERSUCHSREAKTOREN FUER KINETISCHE MESSUNGEN 91
6.2 ANALYSE KINETISCHER MESSDATEN 97
6.3 VERSUCHSPLANUNG UND OPTIMIERUNG 101
6.4 MODELLVERSUCHE ZUR KATALYSATORAUSTESTUNG 106
7 KINETIK HETEROGEN KATALYSIERTER REAKTIONEN UND
REAKTIONSMECHANISMEN 109
7.1 MIKROKINETIK 109
7.1.1 OBERFLAECHENREAKTION ALS GESCHWINDIGKEITSBESTIMMENDER
SCHRITT 110
7.1.2 KINETISCHE ANSAETZE NACH HOUGEN-WATSON 117
7.2 MAKROKINETIK 121
7.2.1 FILMDIFFUSION UND REAKTION 123
7.2.2 PORENDIFFUSION UND REAKTION 127
7.2.3 EINFLUSS DER DIFFUSION AUF DIE REAKTIONSSELEKTIVITAET 133
8 THEORETISCHE KONZEPTE IN DER HETEROGENEN KATALYSE 137
8.1 GEOMETRISCHE UND ENERGETISCHE FAKTOREN 138
8.2 ELEKTRONISCHE FAKTOREN 150
8.2.1 ELEKTRONENTHEORIE DER KATALYSE AN METALLEN 151
8.2.2 ELEKTRONENTHEORIE DER KATALYSE AN HALBLEITERN 156
8.3 DAS PRINZIP DER LOKALEN WECHSELWIRKUNGEN 160
9 KATALYSE AN METALLEN UND METALLOXIDEN IN HYDRIERREAKTIONEN 165
9.1 AKTIVIERUNG DES WASSERSTOFFS UND DER KOHLENWASSERSTOFFE 165
9.2 HYDRIERKATALYSATOREN UND IHRE WIRKUNGSWEISE 171
9.2.1 HYDRIERUNG VON OLEFLNEN 172
9.2.2 HYDRIERUNG VON KOHLENSTOFFMONOXID 175
9.2.3 ASYMMETRISCHE HYDRIERUNG 177
9.3 REAKTIONSBEISPIELE INDUSTRIELLER HYDRIERKATALYSE 181
10 KATALYSE AN METALLEN UND METALLOXIDEN IN OXIDATIONSREAKTIONEN . 189
10.1 AKTIVIERUNG DES SAUERSTOFFS 189
10.2 OXIDATIONSKATALYSATOREN UND IHRE WIRKUNGSWEISE 191
10.2.1 SELEKTIVOXIDATION VON OLEFLNEN 193
10.2.2 OXIDATION VON KOHLENSTOFFMONOXID 196
10.2.3 TOTALOXIDATION VON KOHLENWASSERSTOFFEN 199
10.3 REAKTIONSBEISPIELE INDUSTRIELLER OXIDATIONSKATALYSE 201
INHALTSVERZEICHNIS
XI
11 SAEURE-BASE-KATALYSE 207
11.1 ALLGEMEINE PRINZIPIEN DER SAEURE-BASE-KATALYSE 207
11.2 SAURE UND BASISCHE KATALYSATOREN UND IHRE WIRKUNGSWEISE 213
11.2.1 BESTIMMUNG DER OBERFLAECHENACIDITAET UND -BASIZITAET 213
11.2.2 AKTIVE ZENTREN IN SAUREN UND BASISCHEN KATALYSATOREN . 217
11-.2.3 EFFEKT DER PORENGROESSE UND STERISCHEN RESTRIKTIONEN 224
11.3 KATALYTISCHE WIRKUNG ACIDER ALUMOSILICATE UNTER DEM
BLICKWINKEL DES HSAB-KONZEPTES 227
11.4 REAKTIONSBEISPIELE INDUSTRIELLER SAEURE-BASE-KATALYSE 229
12 BIFUNKTIONELLE KATALYSE 235
12.1 ALLGEMEINE PRINZIPIEN DER BIFUNKTIONELLEN KATALYSE 235
12.2 WIRKUNGSWEISE BIFUNKTIONELLER KATALYSATOREN 238
12.2.1 SCHLUESSELSTELLUNG DER CARBOKATIONEN ALS INTERMEDIATE . 240
12.2.2 KATALYTISCHE WIRKUNG BIFUNKTIONELLER KATALYSATOREN UNTER
DEM BLICKWINKEL DES HSAB-KONZEPTES 243
12.3 ELEKTRONISCHE METALL-TRAEGER-WECHSELWIRKUNG UND IHRE
KONSEQUENZEN FUER KATALYTISCHE REAKTIONEN 246
12.3.1 EINFLUSS AUF DIE KATALYTISCHE WIRKSAMKEIT DER
D
10
-METALLE 250
12.3.2 EFFEKT DER ZUSATZKOMPONENTEN MIT
ELEKTRONENAKZEPTOREIGENSCHAFTEN 252
12.3.3 EINFLUSS AUF DIE SCHWEFELBESTAENDIGKEIT 253
12.4 WECHSELWIRKUNG BIFUNKTIONELLER KATALYSATOREN MIT
KOHLENSTOFFMONOXID 255
12.5 REAKTIONSBEISPIELE INDUSTRIELLER BIFUNKTIONELLER KATALYSE 257
BILDNACHWEIS 263
VERWENDETE UND WEITERFUEHRENDE LITERATUR 265
SACHVERZEICHNIS 273 |
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