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Person

Maurice Vennewald

M. Sc.

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Lehrstuhl für Heterogene Katalyse und Technische Chemie

Adresse

Gebäude: Sammelbau Chemie

Raum: 38B 321

Worringerweg 2

52074 Aachen

+49 241 80 26180
+49 241 80 22177
 

Forschung

Emissionen von Stickoxiden (NO und NO2, zusammen NOx) aus Verbrennungsprozessen in PKW, LKW und Schiffen stellen weltweit eine erhebliche Gefahr für die menschliche Gesundheit dar. Die Einführung des Dreiwegekatalysators und der selectiv catalytic reduction (SCR) Technologie haben zu einer erheblichen Reduktion dieser Emissionen beigetragen. Diese Technologie ist jedoch gegenüber der direkten NO Zersetzung energetisch deutlich ungünstiger und erfordert außerdem den zusätzlichen Einsatz eines Reduktionsmittels. Um das Potential einer direkten NO-Zersetzung nutzbar zu machen, fehlt im Moment jedoch noch ein geeigneter Katalysator.

Den bisherigen benchmark in der direkten NO Zersetzung setzen Cu-ausgetauschte Zeolithe. Sie sind ein Beispiel für die katalytische Aktivität isolierter Metallspezies, die unter dem Stichwort single-atom catalyst (SAC) in letzter Zeit hohe Aufmerksamkeit gefunden hat. Denn SACs befinden sich an der Schnittstelle zwischen homogenen und heterogenen Katalysatoren und vereinen somit theoretisch die Vorteile beider Arten. Bisher fehlt jedoch ein systematisches Verständnis ihrer Aktivität. Um dieses Verständnis entwickeln zu können, sind klar definierte und gleichzeitig flexible Trägerstrukturen notwendig.

Besonders Kohlenstoff-Stickstoff Verbindungen wie covalent triazin networks (CTFs) sind geeignete Trägermaterialien, um die Aktivität von SACs zu untersuchen. Denn diese Träger ermöglichen eine stabile Koordination von Metallspezies und lassen sich außerdem hinsichtlich ihrer elektronischen und morphologischen Eigenschaften systematisch variieren. Außerdem stellen C-N basierte Katalysatoren eine neue Klasse von SACs in der NO-Zersetzung dar, die über die bisherige Limitierung auf Metall-Sauerstoff Interaktion in Zeolithen hinausgeht.

Forschungsschwerpunkte im Überblick:

  • Synthese und Charakterisierung von Metall-Kohlenstoff-Stickstoff Katalysatoren
  • Untersuchung der Stabilität und Aktivität solcher Katalysatoren in der direkten NO Zersetzung
  • Herleitung von Struktur-Aktivitätsbeziehungen
  • Aufstellen eines kinetischen Modells