Willkommen am Lehrstuhl Chemische Technik und Katalyse!

Philipp Treu

Philipp Treu wurde vom Karlsruhe House of Young Scientists (KHYS) mit einem Reisestipendium für einen dreimonatigen Aufenthalt an Dänemarks Technischer Universität (DTU) ausgezeichnet. In der Gruppe von Prof. Søren Kegnæs wird er Erfahrungen auf dem Gebiet der fortgeschrittenen Zeolithsynthese sammeln. Dieser Auslandsaufenthalt unterstützt Philipp dabei sein Doktorthema, im Bereich der Zeolithkatalyse zur Aufwertung von Biomasse, zu erweitern.

Dr. Thomas Sheppard was appointed as Interim Professor in heterogeneous catalysis at the Institute of Chemical Technology at Leipzig University in February 2023. Moreover, Dr. Bidyut Bikash Sarma joined the Reisner Lab at University of Cambridge with a Marie-Curie fellowship. Congratulations!

Linda Klag

Die selektive Oxidation von Alkenen über Bismutmolybdat-basierte Mischmetalloxid-Katalysatoren stellen komplexe, dynamische Reaktionen dar. Ein ganzheitliches Verständnis der katalytischen Prozesse erfordert Einblicke auf mehreren Zeit- und Längenskalen sowie in allen räumlichen Dimensionen. Um diese Kriterien zu erfüllen, stellen wir eine “Toolbox” komplementärer Charakterisierungsmethoden, sowie einen Ausblick hinsichtlich neuer, interdisziplinärer Konzepte  vor.

Wir werden dieses Jahr wieder am "Jahrestreffen Deutscher Katalytiker" teilnehmen. Es wird zwei Vorträge von Erisa Saraci und Linda Klag sowie viele weitere interessante Posterpräsentationen aus unserer Gruppe geben. Wir freuen uns bereits auf interessante Diskussion mit Ihnen!

Tiziana Carambia

Das Bundesministerium für Bildung- und Forschung (BMBF) fördert das internationale Forschungsprojekt CARE-O-SENE (Catalyst Research for Sustainable Kerosene) mit 30 Millionen Euro. Es soll die Herstellung nachhaltigen Kerosins im industriellen Maßstab verbessern. Hierfür entwickeln die Verbundpartner, darunter das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), maßgeschneiderte Katalysatoren, um die in der Kraftstoffproduktion etablierte Fischer-Tropsch-Synthese (FTS) für die Nutzung erneuerbarer Energieträger weiterzuentwickeln.

CARE-O-SENE

KIT Light Source

CAT-ACT-Messlinie am KIT

EYCN

Unser Doktorand Sebastian Weber hat die Goldmedaille des European Young Chemists’ Award auf dem Promovierendenlevel während des EuChemS Chemistry Congress in Lissabon gewonnen. Der Preis wird alle zwei Jahre von der Società Chimica Italiana (SCI) und der European Chemical Society (EuChemS) vergeben. Er dient der Auszeichnung und Hervorhebung von exzellenter Forschung durch einen jungen Wissenschaftler in der Chemie.

Die kürzlich veröffentlichte Studie zur Untersuchung der Lokalisierung von Kokspezies in individuellen Katalysatorpartikeln der Röntgenmikroskopie Gruppe von Dr. Thomas Sheppard ist Teil des Jährlichen Forschungshighlights der Diamond Light Source für das Jahr 2021/2022. Die Studie von Sebastian Weber und Coautoren wurde ursprünglich publiziert als “Harte Röntgen-Nanotomographie zur 3D-Analyse der Verkokung in Nickel-basierten Katalysatoren”. Die Autoren konnten die sich rasante entwickelnde Methode der ptychographischen Röntgencomputertomographie, eine Röntgennanotomographiemethode), verwenden um Kokspezies, welche häufig für die Katalysatordesaktivierung verantwortlich sind, in einzelnen Katalysatorpartikeln zu lokalisieren. Die Diamond Light Source präsentiert in ihren Jährlichen Forschungshighlights ausgewählte wissenschaftliche Ergebnisse für jede ihrer Strahlenlinien.

Katalysatoren der nächsten Generation spielen eine Schlüsselrolle für den Einsatz nachhaltiger Treibstoffe in der Luftfahrt. Solche Katalysatoren zu verbessern, ist das Ziel des deutsch-südafrikanischen Konsortiums CARE-O-SENE, an dem das KIT beteiligt ist. Im Mai 2022 hat Bundeskanzler Olaf Scholz in Johannesburg den Projektstart angekündigt. Das internationale Katalyseunternehmen Sasol und das Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) koordinieren das Vorhaben, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unterstützt wird.  Das Ziel ist, die wirtschaftliche Produktion von grünem Kerosin auf Basis der Fischer-Tropsch-Technologie zu beschleunigen. Insgesamt sind sechs Einrichtungen aus Deutschland und Südafrika an CARE-O-SENE beteiligt. Neben Sasol, HZB und dem KIT sind das die Universität Kapstadt, mit der das KIT eng zusammenarbeitet, die Ineratec GmbH, eine Ausgründung aus dem KIT, und das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme. Die Forschenden aus KIT werden an der Synchrotronstrahlungsquelle am KIT sowie an weiteren Röntgenstrahlungsquellen die Strukturänderung von Katalysatoren untersuchen, dabei unterstützen theoretische Modellierungen sowie Nachhaltigkeitsberechnungen.

AKG

Die Mitglieder des AK Grunwaldt hatten eine produktive und erfolgreiche Reise zum "Jahrestreffen Deutscher Katalytiker" in Weimar, einschließlich Vorträgen und Posterpräsentationen. Über inspirierende Diskussionen hinaus, wurden mehrere Gruppenmitglieder mit Preisen ausgezeichnet. Glückwunsch an Mariam Schulte für einen Posterpreis, Linda Klag für die Auszeichnung im Poster Workshop und Erisa Saraci für den Gewinn des "Roten Löwen"!

DIPARTIMENTO DI SCIENZE CHIMICHE

Prof. Grunwaldt was invited as visiting professor to the university in Padova. He gave a course for PhD and Postdoc students on the applications of synchrotron radiation under dynamic/operando conditions in heterogeneous catalysis. The course led to interesting discussions and we are looking forward to further collaborations.

Dr. Ziliang Chen/HZB

Synchrotronstrahlung zeigt uns, wie Materialien im Innersten aufgebaut sind und funktionieren. Dazu gehören auch Materialien, die wir brauchen, um unabhängiger von fossilen Energieträgern zu werden - zum Beispiel Materialien für Solarzellen, Batterien und für die Herstellung von grünem Wasserstoff. Was beeinflusst das Klima und wie können wir dem Klimawandel entgegenwirken und mit den Folgen fertig werden? Mit diesen drei zentralen Problemen (Physical Science Basis, Mitigation, Adaption laut IPCC) muss sich die Gesellschaft auseinandersetzen, und die Forschung mit Synchrotronstrahlung leistet dazu einen wertvollen Beitrag. Wichtige Forschungsfelder sind hierbei beispielsweise Photovoltaik, Batterien, Katalyse, Wasserstoffspeicher und den Klimawandel zu verstehen. Das KFS ist ein gewähltes repräsentatives Komitee für mehr als 4000 Nutzer von deutschen Synchrotronstrahlungsquellen und anderen Institutionen mit deutscher Beteiligung. Weitere Informationen können auf der idw Homepage oder dem SNI-Portal gefunden werden.

KIT

By the combination of several methods it was possible for the first time to investigate the water splitting reaction at high overpotentials despite the strong bubble evolution. By analyzing PCA of XAS spectra of uncalcined IrO2 during the oxygen evolution reaction, we identified components that can be attributed to two reaction modes, the Absorbate Evolution Mechanism and the Lattice Oxygen Mechanism. Furthermore, we observed partially irreversible formation of metal like Ir-Ir distances of surface layers by removal of oxygen as terminal side reaction under cycling to high potentials (≥1.55V).

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscatal.1c02074

Die katalytische Hydrierung von CO2 ist ein vielversprechender Ansatz, um große Mengen an erneuerbarer Energie zu speichern und dabei gleichzeitig CO2-Emissionen zu reduzieren (P2X-Konzept). Marc-André Serrer (IKFT), Matthias Stehle (ITCP) und weitere Kolleginnen und Kollegen am IKFT, ITCP und IAM-AWP haben den Reaktionsverlauf entlang eines konventionellen Ni-basierten und eines fortschrittlichen Ni-Fe-basierten Katalysators während der CO2-Methanisierung in einem Festbettreaktor aufgedeckt. Durch die Verwendung eines neuen Setups konnten sie somit Änderungen der Aktivität, Selektivität und Temperatur entlang des Katalysatorbetts untersuchen. Ergänzende ortsaufgelöste Strukturuntersuchungen mittels Röntgenabsorptionsspektroskopie zeigten, dass der Oxidationszustand von Fe durch die zunehmende Menge an Wasser entlang des Katalysatorbetts stark beeinflusst wird. Darüber zeigte Infrarotspektroskopie, dass Fe-Spezies die Aktivität des bimetallischen Katalysators erhöhen, indem sie aktive Ni0-Zentren vor stark adsorbiertem CO schützen. Somit unterstreicht dieses Beispiel nicht nur die Notwendigkeit, Gradienten in chemischen Reaktoren zu berücksichtigen, sondern auch, dass diese sogar für ein besseres Verständnis ausgenutzt werden können.

Vor kurzem ist der Sonderforschungsbereich 1441 TrackAct (Tracking the Active Site in Heterogeneous Catalysis for Emission Control) am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gestartet. Gemeinsam mit unseren Partnern in München und der Synchrotronstrahlungsquelle in Hamburg wollen wir die Natur der aktiven Stellen in Katalysatoren identifizieren und verfolgen. Im Rahmen dieses Programms suchen wir daher Doktorierende aus verschiedenen Bereichen der Chemie, des Chemieingenieurwesens, der Materialwissenschaften und der Physik, mehr Informationen unter: www.trackact.kit.edu/159.php

Johannes Becher

Chemical gradients in automotive Cu-SSZ-13 catalysts for NOx removal revealed by operando X-ray spectrotomography

Gradients in the copper oxidation state and coordination environment of Cu-SSZ-13 catalyst were observed using XANES tomography. For this purpose, a newly developed setup was used that allows XANES tomography to be performed under realistic (operando) conditions. The interplay of adsorption-desorption processes and mass transfer effects was analysed with micrometre resolution in 3D.

Florian Maurer

Tracking the formation, fate and consequence for catalytic activity of Pt single sites on ceria.

The location of platinum single sites on ceria and the variation of the active state were investigated in an operando approach while combining different methods like in situ infrared spectroscopy, operando high-energy-resolution fluorescence detected X-ray absorption spectroscopy, catalytic CO oxidation and density functional theory calculations.

SFedU

On October 7th, the groups of Prof. Dr. Grunwaldt (KIT, Karlsruhe, DE) and Prof. Dr. Soldatov (SFedU, Rostov-on-Don, RU) held a joint virtual workshop on Hard X-ray Spectroscopy and Advanced Data Analysis for Catalysis. The workshop brought together over 50 scholars from Germany – Karlsruhe Institute of Technology, and Russia – The Smart Materials Research Institute at the Southern Federal University. The talks were devoted to the infrastructure and experimental research highlights from KIT as well as the advances of SFedU in the areas of machine learning, big data analysis and prediction of X-ray absorption spectra for catalytically active materials.

AKGrunwaldt

10 Jahre Karlsruhe in 2020!

Der Arbeitskreis muss eine „On-site“-Feier 2020 leider ausfallen lassen. Ein Web-Meeting ist geplant!

Daria Gashnikova

Daria Gashnikova hat ein Stipendium für ihre Doktorarbeit erhalten. Herzlichen Glückwunsch! Sie wird sich auf eine sehr aktuelle Thematik im Bereich der Emissionskontrolle von stöchiometrisch betriebenen Erdgasmotoren konzentrieren, wobei die NOx-Reduktion im Mittelpunkt ihrer wissenschaftlichen Arbeit steht. Viel Erfolg!

Die Vorlesungen zum Sommersemester 2020 konnten erfolgreich online durchgeführt werden. Auch im kommenden Wintersemester werden voraussichtlich Vorlesungen online stattfinden. Es wird zum Beispiel die Chemische Technik: Katalyse, Vorlesungen zu Aktuellen Konzepten in der Heterogenen Katalyse, Synchrotronmethoden, Emissionskontrolle oder auch mit Blick auf Chemiespeicherung/Energiewende stattfinden. Informieren Sie sich auf der Institushomepage.

E.Saraci, M. Serrer, J.-D. Grunwaldt

Showcasing research from Professor Grunwaldt and colleagues at the ITCP, IKFT and IMVT at KIT:

Bridging the gap between industry and synchrotron: an operando study at 30 bar over 300 h during Fischer–Tropsch synthesis.

We design new infrastructure for operando high-pressure synchrotron experiments. High structural stability of a Fischer-Tropsch catalyst was found during a long-term study under industrial conditions while producing synthetic fuels.

Dr. Thomas Sheppard vom Institut für Technische Chemie und Polymerchemie wurde offiziell als Leiter der Nachwuchsgruppe X-ray Microscopy in Catalysis (2020-2022) des KIT Young Investigator Network anerkannt.

J. Synchrotron Radiation

Wissenschaftler von DESY (Hamburg) und ITCP-KIT präsentieren in einem Cover Artikel des Journal of Synchrotron Radiation einen deep learning Algorithmus zur Rekonstruktion von Röntgentomographie-Daten, was insbesondere für in situ und operando Bedingungen nützlich ist.

Xiaogang Yang, Maik Kahnt, Dennis Brückner, Andreas Schropp, Yakub Fam, Johannes Becher, Jan-Dierk Grunwaldt, Thomas L. Sheppard, Christian G. Schroer, Journal of Synchrotron Radiation 2020.

SPP2080

Das Kick-Off-Meeting des DFG Schwerpunktprogramms SPP2080 "Katalysatoren und Reaktoren unter dynamischen Betriebsbedingungen für die Energiespeicherung und -wandlung" wurde am KIT abgehalten. Hier finden Sie die offizielle Presseinformation des KIT.

XRM of model catalyst highlight

Eine kürzlich erschienene Publikation zu Röntgen-Nanotomografie eines Modellkatalysators wurde als Forschungshighlight des ‘Paul Scherrer Instituts’ (Schweiz) vorgestellt, an dem die Messungen der Studie durchgeführt wurden. Weitere Informationen finden Sie hier.

Y. Fam, T. L. Sheppard, A. Diaz, T. Scherer, M. Holler, W. Wang, D. Wang, P. Brenner, A. Wittstock, J.-D. Grunwaldt, ChemCatChem 2018, 10, 2858 –2867

Neuartige gold- und silberbasierte Katalysatoren wurden zur Synthese potentieller Monomere für nachhaltige Kunststoffe mittels Oxidation von 5-(Hydroxymethyl)furfural, einem wichtigen Plattformmolekül aus Biomasse, eingesetzt. Die Katalysatoren zeigten unterschiedliche Selektivitäten in der Oxidation verschiedener funktioneller Gruppen, wodurch eine gezielte Synthese interessanter Monomere möglich war.

O. R. Schade, K. F. Kalz, D. Neukum, W. Kleist, J.-D. Grunwaldt, Green Chem., 2018, DOI: 10.1039/C8GC01340C

Eine Forschungsarbeit des ITCP, IKFT und IMVT wurde in Chemical & Engineering News vorgestellt. Durch Untersuchung eines Palladiumkatalysators während der Synthese von Wasserstoffperoxid aus Wasserstoff und Sauerstoff wurde gefunden, dass α-Palladiumhydrid-Nanopartikel für die selektive Hydrierung von Sauerstoff verantwortlich sind.

Selinsek, M.; Deschner, B. J.; Doronkin, D. E.; Sheppard, T. L.; Grunwaldt, J.-D.; Dittmeyer, R. ACS Catal. 2018, 8, 2546-2557

PD Dr. Wolfgang Kleist hat einen Ruf auf eine Professur in der Technischen Chemie an der Ruhr-Universität Bochum angenommen. Herzlichen Glückwunsch!

Johannes Bitzer, Deniz Zengel und Florian Maurer haben Stipendien für Ihre Doktorarbeit erhalten. Herzlichen Glückwunsch!

Schreiben Sie uns, wenn Sie an Katalyse, Spektroskopie, Röntgenmikroskopie, Technsiche Chemie oder Festkörperchemie interessiert sind!

Wir betreuen gerne motivierte Studierende für Bachelor-, Vertiefer- und Masterarbeiten.

Wir haben offene Stellen für interdisziplinär orientierte Doktorandinnen und Doktoranden! - Mehr INFOs hier

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