ISBN 9783843908139

978-3-8439-0813-9, Reihe Technische Chemie

Adrian Lux
Katalytische Reaktionen mit Lösungsmittel-stabilisierten metallischen Nanopartikeln

172 Seiten, Dissertation Technische Universität Dortmund (2012), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Nanopartikel finden eine immer breitere Anwendung in katalytischen Reaktionen und können bestehende chemische Prozesse effektiver und kostengünstiger werden lassen, da z.B. im Bereich der Edelmetallkatalysatoren viel kleinere Mengen eingesetzt werden müssen. Eine große Herausforderung bei der Synthese metallischer Nanopartikel und ihrer späteren Anwendung ist die Stabilität, da Nanopartikel dazu neigen Agglomerate zu bilden.

Ziel der vorliegenden Arbeit ist es stabile metallische Nanopartikel in Lösungsmitteln zu synthetisieren und sie erfolgreich in katalytischen Reaktionen einzusetzen. Einen Schwerpunkt bildet dabei der Einfluss verschiedener Lösungsmittel, die unterschiedlichsten Metallnanopartikel zu stabilisieren.

In einem breiten Screening verschiedenster Metalle und Lösungsmittel, konnte der bekannte Pool bestehender Kombinationen aus Metall und Lösungsmittel für die Synthese von stabilen Nanopartikel-Lösungen, deutlich vergrößert werden. Bei den Metallen konnten stabile Nanopartikel-Lösungen aus den Metallen Palladium, Platin, Rhodium, Ruthenium, Iridium sowie Osmium erzeugt werden. Im Bereich der Lösungsmittel steht ebenfalls eine große Bandbreite zur Verfügung. Hierbei ist das System Pd/Propylencarbonat besonders stabil. Die Partikel bleiben über 3 Jahre stabil und katalytisch aktiv. Stellvertretend für die große Anzahl an möglichen Katalysatorlösungen wurden einige ausgewählt und in den unterschiedlichsten katalytischen Reaktionen erfolgreich zum Einsatz gebracht. Sehr erfolgreich ist der Einsatz von Pd-Katalysatorlösungen in der Hydrierung unter sehr milden Reaktionsbedingungen.

Auch der erfolgreiche Einsatz in anderen Reaktionen wie der Hydroformylierung oder der Heck-Kupplungsreaktion ist möglich. Darüber hinaus wurde an mehreren Beispielen ein erfolgreiches Recycling der Nanopartikel-Lösungen aufgezeigt. So gelang über ein TML-System der mehrfache Einsatz einer Rh/DMF-Nanopartikel-Lösung in der Hydroformylierung mit gleichbleibend hohen Ausbeuten von über 90 % und sehr geringem Katalysatoraustrag.