Edelmetallkatalysatoren

Edelmetallkatalysatoren sind Katalysatoren, deren aktive Zentren aus Edelmetallen wie Platin, Palladium, Rhodium, Ruthenium, Iridium oder Osmium bestehen. Sie zeichnen sich durch hohe Aktivität, Selektivität und chemische Stabilität aus und kommen in vielen industriellen Prozessen zum Einsatz. Häufig werden winzige Partikel dieser Metalle auf porösen Trägern wie Kohlenstoff, Aluminiumoxid oder Silica verteilt, um die Oberfläche zu vergrößern.

Zu den wichtigsten Anwendungen gehören Hydrierungen, Oxidationen und Kohlenstoff-Kohlenstoff-Kopplungen. In der Abgasreinigung moderner Fahrzeuge arbeiten Pt-, Pd- und Rh-Katalysatoren an der Umwandlung von CO, ungesättigten Kohlenwasserstoffen und CO2. In der Petrochemie ermöglichen Pt- und Pd-basierte Systeme Cross-Coupling-Reaktionen wie Suzuki-, Heck- und Sonogashira-Reaktionen. Nanostrukturierte oder legierte Formen verbessern Aktivität und Widerstand gegen Vergiftung.

Die Herstellung erfolgt typischerweise durch Imprägnation, kolloidale Techniken oder Depositionstechniken; die Trägerwahl beeinflusst Stabilität und Reaktivität. Umwelt- und Kostenfaktoren treiben die Entwicklung von Core-Shell- oder bimetallischen Systemen voran.

Herausforderungen umfassen hohe Kosten und Verknappung der Metalle; Deaktivierung durch Sinterung, Vergiftung durch Schwefel oder Phosphine sowie Bildung von Koks. Regenerationen durch thermische oder chemische Behandlungen sind oft erforderlich, was Betriebskosten erhöht.

Ausblick: Die Forschung konzentriert sich auf effizientere Legierungen, Core-Shell-Designs, Einzelatomkatalyse und verbesserte Träger, um Aktivität, Stabilität und Lebensdauer von Edelmetallkatalysatoren bei reduziertem Metallbedarf zu steigern.