Uniforme heterogene Katalysatoren – die Rolle der Festkörperchemie bei der Katalysatorentwicklung

Allgemein wird angenommen, daß heterogene Katalysatoren Mehrphasen‐ und/oder Mehrkomponentensysteme sind. Dies trifft häufig zu und ist einer der Gründe dafür, daß es so schwierig ist, die Faktoren, die die Wirkungsweise dieser Katalysatoren bestimmen, zu entwirren. Es gibt allerdings eine große Klasse heterogener Katalysatoren, in denen der Festkörper einphasig ist und bei denen die Aktivitätszentren gleichmäßig über das gesamte Materialinnere verteilt sind. Dies sind zum einen Zeolithe und viele andere mikroporöse Katalysatoren und zum anderen Mischmetalloxide, in denen die Nicht‐Stöchiometrie untrennbar mit der Katalyse verbunden ist. Diese grobe Klassifizierung ist äußerst nützlich: Die Wirkungsweise bekannter Katalysatoren kann erklärt und neue Katalysatoren können gezielt entwickelt werden; ferner werden die unzähligen Methoden der Festkörperchemie und ‐physik, die oft als nicht anwendbar auf die subtilen und speziellen Probleme der Oberflächenchemie angesehen werden, bedeutsam für die Untersuchung von Struktur und Eigenschaften erprobter uniformer heterogener Katalysatoren sowie für die Entwicklung und Synthese neuer Katalysatoren. Dieser Beitrag, der Analogien mit der Chemie von Enzymen aufzeigt und Rückschlüsse hieraus zieht, konzentriert sich weitgehend auf die katalytischen Umwandlungen von Kohlenwasserstoffen mit Zeolithen, Tonmineralien, mikroporösem A1PO 4 und einer Vielzahl von Metalloxiden.