Das Institut für Katalyseforschung und -technologie (IKFT)

Das 2011 gegründete Institut für Katalyseforschung und –technologie des KIT bildet die Brücke von der grundlagenorientierten und angewandten Forschung bis zur Umsetzung in neue Technologien und Produkte für die Gebiete Katalyse und Prozesstechnologie katalytischer Prozesse. Schwerpunkte der Arbeiten sind die nachhaltige Nutzung alternativer Rohstoffe und deren Umwandlung in Energieträger und Wertstoffe und die damit einhergehende Entwicklung neuer katalytischer Systeme, basierend auf dem Verständnis der Vorgänge auf molekularer Ebene.

Events

27.01.2020

14:00 Uhr Vortrag (B727 Kolloquiumsraum):
Prof. Sven Kureti, TU Bergakademie Freiberg
Catalytic CO2 conversion processes for sustainable fuel production

News

	Am 13.11.2019 fand das Festkolloquium am IKFT „60 Jahre innovative Forschung zu Prozessen in Umwelt-, Chemie- und Energietechnik“ statt. Grußansprachen des KIT-Präsidenten Prof. Holger Hanselka und der Leiterin des Bereichs I Biologie, Chemie und Verfahrenstechnik, Prof. Doris Wedlich gaben einen Einblick in die Geschichte, in aktuelle Forschung und die Zukunft der Katalyseforschung am KIT. Die Energie- und Umweltpolitik der Bundesrepublik Deutschland haben die Forschung im IKFT seit seiner Gründung im Jahr 1959 direkt beeinflusst. Prof. Dahmen und Dr. Pitter zeigten in ihrem Überblick wie sich die Themen und auch die Werkzeuge der Forschung ausgehend von der ursprünglichen Aufgabe des Instituts, der Chemie und Verfahrenstechnik der Radionuklide, über die Jahre bis zu der heutigen Forschung entwickelten. Heute stehen Arbeiten an Katalysatoren und Prozessen für die Herstellung von nachhaltigen Chemieprodukten und Kraftstoffen im Vordergrund. Die externen Vortragenden Prof. Ulrike Krewer, Prof. Peter Wasserscheid und Prof. Bert Weckhuyzen beleuchteten die aktuelle Katalyseforschung und ihre Anwendung aus unterschiedlichen Perspektiven. Die Institutsleiter Prof. Studt und Prof Sauer zeigten anschließend Entwicklungslinien der Katalyseforschung der Zukunft am IKFT auf. In der Postersession hatten die junge Forscherinnen und Forscher des IKFT die Gelegenheit Einblicke in ihre aktuellen Forschungsprojekte zu geben und mit den Gästen zu diskutieren.
	Nanoskalige Übergangsmetallpartikel stellen wichtige Materialien in der Katalyse dar und spielen nicht nur in der akademischen Forschung sondern auch in vielen Prozessen mit industrieller und gesellschaftlicher Relevanz eine Schlüsselrolle. Dieser Artikel gibt einen kurzen Überblick über den aktuellen Stand der Technik zur Synthese maßgeschneiderter Übergangsmetall-Nanopartikel und ihrer Anwendung in der Katalyse, zu operando Charakterisierungsmethoden und theoretischen Methoden zum besseren Verständnis dieser Systeme. Obwohl kleine Verbesserungen der katalytischen Eigenschaften bereits erhebliche wirtschaftliche und ökologische Auswirkungen haben können, kommt erst jetzt ein wissensbasiertes Katalysator-Design auf. [Sharapa, D. I.; Doronkin, D. E.; Studt, F.; Grunwaldt, J. D.; Behrens, S., Adv. Mater. 2019, 31 (26), e1807381.]
	Die einstufige Synthese von Dimethylether aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff bringt wirtschaftliche und technische Vorteile gegenüber dem industriellen zweistufigen Verfahren. Pd/ZnO-basierte Katalysatoren stellen eine interessante Alternative zu den derzeitig verwendeten Cu/ZnO/γ-Al₂O₃-Katalysatoren dar, aber die Natur des aktiven Zentrums, der Reaktionsmechanismus und die Rolle von Pd und ZnO sind bisher nicht geklärt. Zur Herstellung eines bifunktionalen Pd/ZnO/γ-Al₂O₃-Katalysators wurden hier 2 nm große Pd-Kolloide als definierte Bausteine für die Aktivkomponente zur Methanolsynthese eingesetzt und auf γ-Al₂O₃ geträgert. In der folgenden Studie wurden die Katalysatoren durch ex situ analytische Methoden und Katalysatortests in Kombination mit operando Röntgenabsorptionsspektroskopie und DFT-Berechnungen untersucht. Aufgrund der verbesserten Katalysator-Stabilität und Langlebigkeit sowie der hohen Selektivität zu Dimethylether, stellt Pd/ZnO/γ-Al₂O₃ eine interessante Alternative zu den konventionellen Cu/ZnO/γ-Al₂O₃ Katalysatoren dar. [Gentzen, M.; Doronkin, D. E.; Sheppard, T. L.; Zimina, A.; Li, H.; Jelic, J.; Studt, F.; Grunwaldt, J. D.; Sauer, J.; Behrens, S., Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2019, 58 (44), 15655-15659.]
	Grenzflächen spielen eine wichtige Rolle in der heterogenen Katalyse, wo typischerweise Oxide als Trägermaterialien für katalytisch aktive Übergangsmetalle verwendet werden. In der folgenden Studie wurden verschiedene Metall/Oxid Grenzflächen mit DFT untersucht. Für ein gegebenes Oxid können Variationen in der Adhesionsenergie mit verschiedenen Metallen gut mit der Adsorptionsenergie von Sauerstoffatomen auf den entsprechenden Metalloberflächen korreliert werden, analog zu Skalenrelationen für molekulare Adsorbate. Variationen zwischen verschiedenen Oxiden können anhand der bindenden Sauerstoffatome an der Metall/Oxid Grenzfläche erklärt werden. [Dietze, E. M.; Plessow, P. N., J. Phys. Chem. C 2019, 123 (33), 20443-20450.]