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A - Operando-Untersuchungen / Spektroskopie

Ziel des Themenbereiches A ist die Aufklärung der strukturellen Änderung der Oberflächen, der Bulk-Phasen und der Oberflächenbedeckungen unter dynamischen, von außen aufgezwungenen Bedingungen. Schlüssel dazu ist die Anwendung geeigneter Charakterisierungsmethoden mit neu entwickelten spektroskopischen Zellen, um Struktur und katalytische Wirkung, auch an speziell für diesen Zweck entwickelten Katalysatoren (Bereich D), gleichzeitig zu vermessen. Dies erfordert für das jeweilige System und die jeweilige Fragestellung den besten Kompromiss zwischen spektroskopischem Messaufbau und optimalem Reaktordesign (vgl. Bereich E), der mit einer entsprechenden Modellierung gefunden werden kann. Weitere wichtige Aspekte sind:

  • Kombination verschiedener Oberflächen- und Bulkmethoden (z. B. Raman, IR-Spektroskopie, Röntgenmethoden), um mit hoher Zeit- und Ortsauflösung unter Reaktionsbedingungen neue Erkenntnisse zu strukturellen Änderungen des Katalysators zu erhalten
  • Struktur und katalytische Eigenschaften von Elektrokatalysatoren als Funktion der Zustandsvariablen Potenzial und Konzentration in der Elektrolysezelle unter Nutzung neuer Flüssigkeits-operando-Zellen
  • Entwicklung und Nutzung neuer operando-Photon-In/Photon-Out-Methoden an neu entstehenden Strahlführungen an Synchrotronstrahlungsquellen sowie in-situ/operando-Methoden an anderen Großgeräten zur Kopplung von Reaktivität und Katalysatorstruktur bei dynamischer Reaktionsführung
  • Nutzung neuer oberflächensensitiver operando-Methoden für die Identifikation von Adsorbaten unter operando-Bedingungen, auch in der Flüssigphase
  • Designverbesserungen von in-situ-Messzellen und Weiterentwicklung der operando-Spektroskopie in katalytischen Reaktoren zusammen mit Bereich E, um simultan belastbare kinetische Daten und Strukturinformationen unter dynamischen Bedingungen zu gewinnen