Prof. Dr. Wolfgang Grünert

 Prof. Dr. Wolfgang Grünert

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SFB 558    SFB 558    Auslandsstudium: Auslandspraktikum: ERASMUS: ERASMUS-Praktika

Eine ausgereifte Wissenschaft stellt Mittel bereit, das Verhalten von Systemen auf theoreti¬scher Basis voherzusagen. Trotz der enormen Bedeutung der heterogenen Katalyse für chemi¬sche Industrie und Umweltschutz ist die Forschung auf diesem Gebiet erst in jüngster Zeit auf dieses Niveau vorgedrungen – die Zeiten, in denen man die Katalyse eher als Kunst denn als Wissenschaft bezeichnete, sind noch nicht lange her. Intensive Forschungen, bei denen zahl¬reiche spektroskopische und Strukturmethoden auf ausgewählte Systeme konzentriert und oft auch der Zustand der Oberfläche während der katalytischen Reaktion untersucht wurde, sowie eine enge Kooperation mit Nachbardisziplinen, in denen vereinfachte Modellsysteme bearbeitet werden (Oberflächenwissenschaften, theoretische Chemie, homogene Katalyse), haben jedoch inzwi¬schen bedeutende Fortschritte gebracht. In wichtigen Bereichen der heterogenen Katalyse (Säure-Base-Katalyse, Metallkatalyse) sind für einfache Reaktionen zutreffende Vorhersagen von Reaktionsgeschwindigkeiten pro Aktivzentrum gelungen.

Trotzdem bleibt die Heterogene Katalyse eine hochinteressante experimentelle Wissenschaft mit starkem interdisziplinärem Einschlag. Die enorme Komplexität realer heterogener Kataly¬satoren und der Syntheserouten für hochaktive Materialien, die stürmische Entwicklung neuer Synthesemethoden für Festkörper und der beträchtliche in Aussicht stehende Nutzen für Öko¬nomie und Ökologie führen immer wieder zu neuen Fragestellungen, deren Lösung weniger durch theoretische Vorhersagen, sondern durch wissenschaftliche Detektivarbeit (oft unter Einschluss theoretischer Werkzeuge) gelingt.

Die Gruppe „Struktur/Aktivität heterogener Katalysatoren“ am Lehrstuhl Technische Chemie betreibt anwendungsorientierte Grundlagenforschung zur Heterogenen Katalyse, besonders zur wissensbasierten Katalysatorentwicklung. Im Mittelpunkt steht die Aufklärung von Be¬ziehungen zwischen strukturellen Eigenschaften der Katalysatoren und ihrem katalytischen Verhalten, als erster Schritt auf dem Wege zur Beschreibung der molekularen Reaktionsme¬chanismen und der Rolle der katalytischen Zentren in ihnen. Die Anstrengungen konzentrie¬ren sich auf eisen- oder vanadiumhaltige Katalysatoren zur Abgasreinigung, z.B. durch selek¬tive Reduktion der Stickoxide mit verschiedenen Reduktionsmitteln, auf Gold-Titanoxid-Ka¬talysatoren für die Tieftemperaturoxidation von Kohlenmonoxid, auf Modellkatalysatoren für die Untersuchung von Träger-Metall-Wechselwirkungen und auf Sulfidkatalysatoren für die Hydroraffination von Erdölfraktionen. Sie sind kürzlich auf die Sauerstoffreduktion an der Kathode von Protonaustauschmembran-Brennstoffzellen ausgedehnt worden. Diese Systeme werde u.a. mit Röntgenabsorptionstechniken (XANES, EXAFS), mit Photoemissionsspektro¬skopie (XPS, UPS) und mit Ionenstreuung (LEIS) untersucht. Andere Methoden werden über Kooperationsbeziehungen einbezogen.

Ausgewählte Publikationen
  1. Anomalous surface compositions of stoichiometric mixed oxide compounds, S. V. Merzlikin, N. N. Tolkachev, L. E. Briand, T. Strunskus, C. Wöll, I. E. Wachs, W. Grünert, Angew. Chemie Int.. Ed. 2010, 49, 8037-8041.

  2. Alkene Epoxidation with mesoporous materials assembled from TS-1 seeds – is there a hierarchical pore system ?, M. Reichinger, W. Schmidt, M. W. E. van den Berg, A. Aerts, J. A. Martens, C. E.A. Kirschhock, H. Gies, W. Grünert, J. Catal. 2010, 269, 367-375.

  3. Dynamical Changes in the Cu-ZnOx interaction observed in a model methanol synthesis catalysts, M. W. E. van den Berg, S. Polarz, O. P. Tkachenko, K. Kähler, M. Muhler, W. Grünert, Catal. Lett. 2009, 128, 49-56.

  4. Mechanochemical activation of MoS2 – Surface properties and catalytic ac­tivities in hydrogenation and isomerization of alkenes and in H2/D2 exchange, M. Polyakov, S. Indris, S. Schwamborn, A. Mazheika, M. Poisot, W. Bensch, M. Muhler, W. Grünert, J. Catal. 2008, 260, 236-244.

  5. The role of NO2 in the Selective Catalytic Reduction of Nitrogen Oxides over Fe-ZSM-5 Catalysts – Active Sites for the Conversion of NO and of NO/NO2 mixtures, M. Schwidder, S. Heikens, A. De Toni, S. Geisler, M. Berndt, A. Brückner, W. Grünert, J. Catal. 2008, 259, 96-103.

  6. Hydrocarbon reactions on MoS2 revisited, I: Activation of MoS2 and interaction with hydrogen studied by transient kinetic experiments, M. Polyakov, M. W. E. van den Berg, T. Hanft, M. Poisot, W. Bensch, M. Muhler, W. Grünert ,  Journal of Catalysis, 2008, 256, 126-136

  7. Hydrocarbon reactions on MoS2 revisited, II: Catalytic properties in alkene hydrogenation, cis-trans isomerization, and H2/D2 exchange, M. Polyakov, M. Poisot, W. Bensch, M. Muhler, W. Grünert,  Journal of Catalysis, 2008, 256, 137-144

  8. Resolving the Depth Coordinate in Photoelectron Spectroscopy – Comparison of Excitation Energy variation vs. Angular-resolved XPS for the Analysis of a Self-assembled Monolayer System, S. V. Merzlikin, N. N. Tolkachev, T. Strunskus, G. Witte, T. Glogowski, C. Wöll, W. Grünert, Surface Science 2008, 602, 755-767.

  9. Cu/ZnO aggregates in siliceous mesoporous matrices: Development of a new model methanol synthesis catalyst, M.W.E. van den Berg, S. Polarz, O.P. Tkachenko, K.V. Klementiev, M. Bandyopadhyay, L. Khodeir, H. Gies, M. Muhler, W. Grünert, Journal of Catalysis, 2006, 241, 446-455

  10. Selective Reduction of NO with Fe-ZSM-5 Cata­lysts of Low Fe content I. Relations between Active Site Structure and Catalytic Performance, M. Schwidder, M. Santhosh Kumar, K. Klementiev, M. M. Pohl, A. Brückner, W. Grünert, J. Catal. 2005, 231, 314-330.