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Tutorial MenueKompaktkurs KatalyseLerneinheit 5 von 6

Acide Katalysatoren

Zeolithe in der Katalyse

Zeolithe sind dreidimensionale Netzwerke, die aus über Sauerstoff-Brücken verbundenen SiO4- und AlO4--Tetraedern bestehen, in denen sich neben Wasser frei bewegliche Alkali-Kationen zum Ladungsausgleich befinden.

Die allgemeine Summenformel für Zeolithe lautet:

Abb.1
Abb.2

Wie in der Abbildung zu sehen, bilden sich in jedem Zeolith charakteristische Poren und Kanäle aus, die zusammen mit den Möglichkeiten der Oberflächenmodifikation die Zeolithe zu hervorragenden heterogenen Katalysatoren machen.

Die Formselektivität beruht auf dem durch die Art des Zeolithen vorgegebenen Porendurchmessers und inneren Hohlraums. So kann durch die Wahl des Zeolithen der Porendurchmesser derart gesteuert werden, dass nur bestimmte Eduktmoleküle durch die Poren an die katalytisch aktiven Zentren im Inneren gelangen oder nur bestimmte Produkte den Zeolithen wieder verlassen können. Man spricht dabei von Reaktant- bzw. Produktselektivität. Des Weiteren kann die Größe des inneren Hohlraumes so gesteuert werden, dass nur bestimmte Übergangszustände möglich sind und deswegen auch nur bestimmte Produkte gebildet werden können (Übergangs-Formselektivität).

Mit der Einführung als Crackkatalysatoren 1962 durch die Mobil Oil Corp. und der darauf folgenden Entdeckung der Formselektivität als Wirkungsprinzip gewannen die Zeolithe in der Katalyse rasch an Bedeutung.

Abb.3

Zusammengefasst haben Zeolithe gegenüber herkömmlichen Katalysatoren viele Vorteile:

  • Gute Reproduzierbarkeit bei der Herstellung durch definierte Anordnung der SiO4- und AlO4--Tetraeder.
  • Hohe Formselektivität aufgrund der dreidimensionalen Struktur.
  • Definierte saure Eigenschaften durch den gezielten Einbau von aktiven Zentren.
  • Thermische Stabilität und Regenerierbarkeit.
  • Durch Modifizierung mit Metallatomen können bifunktionelle Systeme erhalten werden.
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