Chlor dient als Basischemikalie im modernen Leben. Seine Eigenschaft, Edukte in energiereichere und somit auch aktivere Zwischenstufen überführen zu können, wird heutzutage im großen Maßstab in der chemischen Industrie genutzt. Sie bringt jedoch riesige Abfallprobleme mit sich, da Chlor in fast jedem dritten Endprodukt nicht mehr enthalten ist. Die dabei resultierende Menge an Chlorwasserstoff hingegen hat einen sehr beschränkten Markt und wird hauptsächlich durch Elektrolyseverfahren in Chlor zurück überführt. Diese sind jedoch an einen hohen Energieverbrauch geknüpft. Alternativ zu diesen Verfahren steht die heterogen katalysierte Umsetzung von Chlorwasserstoff mit Luftsauerstoff, dem Deacon-Prozess. Im Jahr 1999 stellte die Firma Sumitomo Chemical hierfür einen stabilen und bei niedrigen Temperaturen aktiven Katalysator, auf Titandioxid geträgertes Rutheniumdioxid, vor.Diese Arbeit soll dem Verständnis der HCl-Oxidation auf atomarer Ebene anhand von modellkatalytischen Untersuchungen an Ruthenium-Einkristalloberflächen dienen. Hierbei liegt das Hauptaugenmerk auf der außergewöhnlichen Stabilität von Rutheniumdioxid unter den aggressiven Reaktionsbedingungen der HCl-Oxidation sowie der hohen Aktivität. Dazu konnten sowohl der Reaktionsmechanismus auf atomarer Ebene aufgeklärt, als auch Struktur-Aktivitäts-Korrelationen auf Einkristallproben geknüpft werden.Es zeigte sich, dass die Stabilität auf eine selektive und selbstlimitierende Chlorierung der Oberfläche in Brückenposition zurückzuführen ist, die zunächst eine Volumenchlorierung verhindert. Dabei ist der Chlorierungsgrad abhängig von den Reaktionsbedingungen.Der Reaktionsmechanismus auf einer solchen brückenchlorierten Fläche konnte als quasi-eindimensionaler Langmuir-Hinshelwood-Mechanismus identifiziert werden, wobei die Rekombination zweier benachbarter Chloratome den am stärksten aktivierten Elementarschritt der Reaktion darstellt.Reaktionsmessungen im Millibarbereich (Batch-artige Reaktionsführung) zeigten für zwei der in Pulvern dominierenden, aktiven Oberflächen von Rutheniumdioxid eine mittlere TOF (= turn over frequency) von 0,6 Chlormolekülen pro aktivem Katalysatorplatz und Sekunde (bei T = 650 K und Partialdrücken von p(HCl) = 2 mbar und p(O2) = 0,5 mbar). Dies lässt einen strukturunabhängigen Reaktionsverlauf vermuten, bei dem eine Massentransportlimitierung aufgrund der niedrigen TOF ausgeschlossen werden kann.
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