Katalytische Materialien

Palladium

Dieses Edelmetall wird wegen seiner hohen Korrosionsbeständigkeit geschätzt. Es kann als Katalysator zur Aufnahme von Sauerstoffatomen und Oxidation von hochgiftigem Kohlenmonoxid verwendet werden.

Platin

Platin wird oft mit anderen Metallen legiert. Bei der Fotokatalyse dienen Platin-Nanopartikel zur Oxidation von Kohlenmonoxid und Stickoxiden sowie zur Wasserspaltung bei der Wasserstofferzeugung.

Nickel

Einer der bekanntesten Katalysatoren auf Nickelbasis ist Raney-Nickel. Hierbei handelt es sich um einen heterogenen Hydrierungskatalysator, der aus einer Nickel-Aluminium-Legierung gewonnen wird. Raney-Nickel wird für eine Reihe von Hydrierungsreaktionen verwendet, darunter zur Herstellung von Cyclohexan aus Benzol.

Katalytische Träger

Ceroxid und Aluminiumoxid sind die gebräuchlichsten Trägermaterialien für Katalysatoren. Das Trägermaterial gibt dem Katalysator seine Form und mechanische Festigkeit. Die poröse Struktur bietet eine große Oberfläche, welche die katalytische Leistung verbessert.

Chemische Synthese

Zur Erleichterung bestimmter chemischer Reaktionen wie der Oxidation, Reduktion oder Hydrierung werden katalytische Materialien, z. B. Übergangsmetallkomplexe, verwendet. So helfen Katalysatoren auf Platinbasis u. a. bei der Synthese von pharmazeutischen Verbindungen. Sie ermöglichen die effiziente Umwandlung organischer Moleküle und werden deshalb zur Medikamentenproduktion eingesetzt.

Emissionskontrolle

Katalysatoren in Kraftfahrzeugen sind das typischste Beispiel für die Katalyse zur Abgasreinigung. Sie verwenden v. a. Platin, Palladium oder Rhodium, um Schadstoffe wie Kohlenmonoxid, Stickoxide und unverbrannte Kohlenwasserstoffe in weniger schädliche Substanzen umzuwandeln. Auf diese Weise verringern sie die Umweltbelastung durch Kraftfahrzeugmotoren und tragen wesentlich zur Verbesserung der Luftqualität bei.

Petrochemie

Die petrochemische Industrie ist in hohem Maße auf katalytische Materialien angewiesen, etwa beim Hydrocracken, Reforming oder bei der Isomerisierung. Diese Reaktionen sind für die Herstellung von Kraftstoffen, Schmiermitteln und anderen petrochemischen Produkten unerlässlich. Häufig werden in der petrochemischen Industrie sog. Zeolithe als Katalysatoren eingesetzt. Zeolithe sind kristalline Alumosilikate, die eine ausgezeichnete Selektivität und Stabilität aufweisen und daher ideal für die Umwandlung von Kohlenwasserstoffen und für Raffinerieverfahren geeignet sind.

Energietechnik

Auch bei Energieumwandlungsprozessen spielen katalytische Materialien eine wichtige Rolle. So fördern sie in Brennstoffzellen elektrochemische Reaktionen, welche chemische Energie in elektrische umwandeln. Katalysatoren auf Platinbasis werden häufig in der Kathode von Brennstoffzellen mit Protonenaustauschmembran verwendet, da sie eine nachhaltige Energieerzeugung ermöglichen. Darüber hinaus spielen katalytische Materialien auch eine Rolle bei der Gewinnung von Wasserstoff mittels Wasserspaltung. Sie verbessern die Effizienz der Reaktion und ermöglichen so die Erzeugung von sauberem und erneuerbarem Wasserstoff als Kraftstoff.