Allgemeine Angaben
| Thema: | Struktur, Schwingungsspektren und Reaktivität unterschiedlicher Vanadiumoxid-Aggregate mit Dichtefunktionalmethoden |
| Fachgebiete und Arbeitsrichtung: | Theoretische Chemie, Quantenchemie |
| Leiter:
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Prof. Dr. Joachim Sauer
Humboldt-Universität, Institut für Chemie
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Beschreibung
In den ersten beiden Antragsphasen ist es gelungen,
Modelle für Vanadiumoxidstrukturen auf SiO2-Trägern aufzustellen.
Gemeinsam mit TP B1 und TP B3 konnte die wichtige Frage der Zuordnung von Ramanbanden
zu isolierten (monomeren) und dimeren Vanadiumoxidstrukturen auf SiO2-
und Al2O3-Unterlagen geklärt werden. Die Strukturvoraussagen
für Vanadiumoxidcluster in der Gasphase wurden durch IR-spektroskopische Untersuchungen
im TP A3 und Ab initio-Rechnungen im TP A1 bestätigt. Als Testreaktion für Reaktivitätsunterschiede
zwischen Clustern in der Gasphase, Vanadiumoxidzentren auf Trägern und kristallinen
V2O5-Oberflächen wurde die Bindungsdissoziation der Vanadylgruppen
betrachtet. Die Unterdrückung von Strukturrelaxationen und die elektronische
Isolierung von Zentren können beobachtete Supporteffekte qualitativ erklären.
In der nächsten Antragsphase wird der Schwerpunkt der quantenchemischen Arbeiten
auf der Untersuchung katalytischer Elementarschritte liegen, wobei wieder Gasphasencluster
(siehe A2 und A3) mit V2O5-Partikeln auf Trägern und kristallinem
V2O5 verglichen werden sollen (TP B2, B3). Neben SiO2
(und Al2O3) soll ein weiteres Trägermaterial einbezogen
werden, welches eine Erhöhung der katalytischen Aktivität im Vergleich zu reinem
V2O5 bewirkt wie z. B. TiO2. Die Untersuchung
unterschiedlicher lokaler Strukturen des Trägeroxids soll mit Hilfe des QM/MM
Hybridverfahrens erfolgen. Als Reaktionen sind die Oxidation von Methanol zu
Formaldehyd und die oxidative Dehydrierung von Propan zu Propen vorgesehen,
für die bereits erste Ergebnisse vorliegen. Zur Vertiefung des Verständnisses
der Reaktivität sind punktuell vergleichende Untersuchungen an anderen Übergangsmetalloxiden
(Niob, Molybdän) geplant.