Entwicklung von Goldkatalysatoren für den Einsatz in der Glucoseoxidation

Baatz, Christine

In dieser Arbeit wurden zwei verschiedene Präparationsmethoden für Aluminiumoxid geträgerte Goldkatalysatoren entwickelt und optimiert. Sowohl mit der deposition-precipitation Methode mit Harnstoff als Fällungsmittel als auch mit der incipient wetness Methode konnten aktive und hochselektive Katalysatoren erhalten werden. Beide Methoden wurden soweit optimiert, dass es nun möglich ist, Goldkatalysatoren bis in 500 g Chargen herzustellen. Für die incipient wetness Methode konnte erstmals gezeigt werden, dass es mit dieser Methode möglich ist, aktive Katalysatoren mit Goldpartikeldurchmesser von < 10 nm zu erhalten. Die optimierten Katalysatoren wurden in der heterogen katalysierten Glucoseoxidation eingesetzt und ihre Eigenschaften untersucht. Dabei wurden auch Erkenntnisse über den Zusammenhang zwischen Katalysatorbeladung, Aktivität und Goldpartikelgröße gewonnen. Außerdem wurden die Mikrokinetik der Glucoseoxidation untersucht und ein möglicher Mechanismus für die Gold katalysierte Glucoseoxidation postuliert. Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Katalysatoren sind bisher verfügbaren Katalysatoren sowohl in Aktivität als auch in ihrer Standzeit weit überlegen, so dass ein auf diesen Katalysatoren basierender Prozess, eine Alternative zum bisher angewendeten biotechnologischen Prozess zur Herstellung von Gluconsäure und anderen Zuckersäuren darstellen kann

In this work two different preparation methods for alumina supported gold catalysts were developed and optimized. With both the deposition-precipitation method using urea as precipitation agent and the incipient wetness method it was possible to prepare very active and highly selective gold catalysts. The scale-up of both methods has been optimized up to 500g catalyst per batch. It could be shown for the first time that it is possible to prepare active gold catalysts with gold particles of <10 nm in diameter by the incipient wetness method. The optimized catalysts were applied in hetergenous catalyzed glucose oxdation and their properties were determined. Thereby, detailed insights of the relation between catalyst loading, activity and gold particle size was achieved. The microkinetics of glucose oxidation were determined and a feasible mechanism of the gold catalyzed glucose oxidation was proposed. The catalysts developed in this work are superior in terms of activity and long-term stability in comparison to the catalysts available so far. Thus, a process based on these catalysts might be a good alternative to the present biotechnological processes for the preparation of gluconic acid and other sugar acids

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Baatz, Christine: Entwicklung von Goldkatalysatoren für den Einsatz in der Glucoseoxidation. 2007.

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