Aufklärung von Struktur-Eigenschaftswechselwirkungen von nanopartikelbasierenden Pd-Ag-Katalysatoren bei der selektiven Hydrierung von Acetylen

Abstract

Für die selektive Hydrierung von Acetylen wurde ein industrieller Palladium-Silber-Trägerkatalysator entwickelt, bei dessen Präparation mithilfe von bifunktionellen Natriumdodecylsulfat-Mizellen bimetallische Nanopartikel aus Palladium und Silber erzeugt wurden. Die Bildung und Abscheidung der Nanopartikel wurden umfangreich charakterisiert und ein hypothetischer Mechanismus postuliert. Durch systematische Variation der Präparationsbedingungen konnten die wichtigsten Einflussgrößen auf die Katalysatoreigenschaften identifiziert und die Verdünnung der Palladiumoberfläche durch Silber optimiert werden. Ausgewählte Katalysatoren wurden hinsichtlich Selektivität zu Ethen, Langzeitstabilität und Grünölbildung katalytisch getestet und daraus Rückschlüsse auf das Phasenverhalten der Nanopartikel in Abhängigkeit der Vorbehandlung gezogen. In Langzeittestungen zeigte sich eine signifikante Verbesserung der katalytischen Performance gegenüber einem industriellen Referenzkatalysator.

An industrial, supported palladium-silver catalyst for the selective hydrogenation of acetylene was developed. During its preparation, bimetallic nanoparticles of palladium and silver were formed using bifunctional sodium dodecyl sulfate micelles. The formation and deposition of the nanoparticles was extensively characterized, and a hypothetical mechanism was proposed. By varying the preparation conditions systematically, the major influencing factors on the catalyst properties could be identified and the dilution of palladium by silver in the nanoparticle surface could be optimized. Selected catalyst samples were catalytically tested with regard to their selectivity to ethene, long-term stability and green oil formation. From that conclusions were drawn about the phase behavior of the nanoparticles depending on the pretreatment. Long-term tests showed a significant improvement in the catalytic performance compared to an industrial reference catalyst.