Struktur und Dynamik in porösen katalytischen Materialien

In diesem Forschungsgebiet werden Zeolithe und zeolithverwandte Materialien (Silicate, Alumosilicate und Borosilicate) in ihrer Lokalstruktur untersucht und die Dynamik eingelagerter Spezies studiert. Das Ziel ist die Spezifikation lokaler struktureller und dynamischer und funktioneller Eigenschaften von Katalysatormaterialien mit Hilfe der modernen Festkörper-NMR-Spektroskopie. Hierbei stehen folgende Themen im Vordergrund: (1) die Bildung von Defektstellen, (2) die Ausbildung ungewöhnlicher Koordinationszustände und die Untersuchung flexibler Lokalstrukturen, (3) der Einbau katalytisch aktiver Zentren und die Charakterisierung der Lokalstruktur funktioneller Baugruppen und (4) die Untersuchung molekularer Bewegungsvorgänge in Zeolithporen. Weitere im Rahmen dieses Arbeitsgebietes bearbeitete Projekte befassen sich mit der Funktionalisierung diverser Zeolithsysteme und anderer Katalysatoren durch Einbau von Fremdatomen wie Gallium, Vanadium, Beryllium, Phosphor. NMR-, ESR-, und Mössbauer-spektroskopische Methoden werden hierbei eingesetzt, um den Einbau des Atoms in das Strukturgerüst nachzuweisen, und den Oxidationszustand zu verifizieren.

Drittmittelgeber:

Deutsche Forschungsgemeinschaft, Fonds der Chemischen Industrie, Deutscher Akademischer Austauschdienst, NATO, U.S. National Science Foundation

Beteiligte Wissenschaftler:

Prof. Dr. H. Eckert, Dr. C. Fild, M. Kalwei, Dr. H. Koller, A. Wölker, Prof. Dr. M. Camblor, Prof. Dr. A.K. Cheetham, Prof. Dr. Raul Lobo, Dr. M. Occelli

Veröffentlichungen:

M.L. Occelli, A. Wölker, H. Eckert: Crystalline gallosilicate molecular sieves with the beta structure, M. Auroux, Micropor. Mesopor. Mater.30, 219-232, 1999

H. Koller, A. Wölker, L.A. Villaescusa, M.J. Díaz-Cabañas, S. Valencia, M.A. Camblor: Five-Coordinate Silicon in High-Silica Zeolites, J. Am. Chem. Soc. 121, 3368, 1999

H. Koller, G. Engelhardt, R.A. van Santen: The Dynamics of Hydrogen Bonds and Proton Transfer in Zeolites - Joint Vistas from Solid-State NMR and Quantum Chemistry, Topics in Catalysis 9, 163-180, 1999

A.R. Overweg, H. Koller, J.W. de Haan, L.J.M. van de Ven, A.M. van der Kraan, R.A. van Santen: Ferrocene and Dicarbonylcyclopentadienylcobalt in Faujasite Type Zeolite: A Study of Molecular Motion, J. Phys. Chem. 103, 4298-4308, 1999

G. Wirnsberger, H.P. Fritzer, H. Koller, P. Behrens, A. Popitsch: Intermolecular interactions of inorganic and organic molecules embedded in zeolite-type materials probed by near-infrared Fourier transform Raman spectrocopy, J. Mol. Struct. 480-481, 699-704, 1999

G. Engelhardt, A. Kentgens, H. Koller, A. Samoson: Strategies for extracting NMR parameters from ²³Na MAS, DOR and MQMAS spectra. A case study for Na₄P₂O₇, Solid State NMR, 15, 171-180, 1999

D.F. Shantz, J. Schmedt auf der Günne, H. Koller, R.F. Lobo: Multiple-quantum ¹H MAS NMR Studies of Defect Sites in As-Made All-Silica ZSM-12 Zeolite, J. Am. Chem. Soc. 122, 6659-6663, 2000

C. Fild, D.F. Shantz, R.F. Lobo, H. Koller: Cation-Induced Transformation of Boron-Coordination in Zeolites, Physical Chemistry Chemical Physics 2, 3091-3098, 2000

H.H. Cho, S.H. Kim, Y.G. Kim, Y.C. Kim, H. Koller, M.A. Camblor, S.B. Hong: Synthesis and Characterization of Gallosilicate Molecular Sieves with High Ga Contents: Examples of Structure-Direction Exerted by Ga, Chem. Mater. 12, 2292-2300, 2000

C. Fild, H. Eckert, H. Koller: Charge-Induced Partial Ordering of Boron around Structure Directing Agents in Zeolites Observed by ¹³C(¹¹B) Rotational Echo Double Resonance NMR, J. Am. Chem. Soc. 122, 12590-12591, 2000

L. Smith, H. Eckert, A.K. Cheetham: Site Preferences in the Mixed Cation Zeolite, Li,Na-Chabazite: A Combined Solid State NMR and Neutron Diffraction Study, J. Am. Chem. Soc., 120, 1700-1708, 2000

M.L. Occelli, C. Fild, G. Schwering, H. Eckert, A. Auroux, P.S. Iyer: Galliosilicate molecular sieves with the Faujasite structure Micropor. Mesopor. Mater, 34, 15-22, 2000

M.L. Occelli, A.E. Schweizer, C. Fild, G. Schwering, H. Eckert, A. Auroux: Gallioaluminosilicate Molecular Sieves with the Faujasite StructureJ. Catal., 192, 119-127, 2000

I. Balikdijan, A. Davidson, S. Launay, H. Eckert: Sintering and Phase Transformation of V-loaded Anatase Materials Containing Bulk and Surface V-species, M. Che, J. Phys. Chem., 104, 8931-8939, 2000

M.L. Occelli, H. Eckert, A. Wölker, M. Kalwei, A. Auroux, S.A.C. Gould: Atomic force microscopy (AFM) Solid State NMR and microcalorimetry study of fluid cracking catalysts (FCC) before and after regeneration, J. Catal. 196, 134-148, 2000

L.J. Smith, H. Eckert, A.K. Cheetham: Potassium Cation Effects on Site Preferences in the Mixed Cation Zeolite: Li, Na-chabazite, Chem. Mater. 13, 385-391, 2001

M.L. Occelli, H. Eckert, M. Kalwei, A. Wölker, A. Auroux: The effects of steam-aging temperature on the properties of an HY zeolite of the type used in FCC preparations, in "Fluid Catalytic Cracking V: Technology for next century", M.L. Occelli, P. OíConnor Eds.; Elsevier, Amsterdam, pp. 2001

M.L. Occelli, A. Auroux, A. Wölker, M. Kalwei and H. Eckert: The use of microcalorimetry and NMR to study the effects of post-synthesis treatments on the acidity of HY-type crystals, in "Fluid Catalytic Cracking V: Technology for next century", M.L. Occelli, P. OêConnor Eds.; Elsevier, Amsterdam, pp. 2001