Harte Röntgen-Nanotomographie zur 3D-Analyse der Verkokung in Nickel-basierten Katalysatoren

Das Verstandnis der Katalysatordesaktivierung durch Verkokung ist entscheidend fur ein wissensbasiertes Katalysator- und Prozessdesign bei Reaktionen mit Kohlenstoffverbindungen. Die Katalysatorverkokung wird dabei typischerweise durch Post-Mortem-Analyse untersucht. In der vorliegenden Arbeit wird ptychographische Rontgentomographie (PXCT) zur Analyse von kunstlich verkokten Ni/Al2O3-Katalysatoren fur die CO2-Methansierung und CH4-Trockenreformierung verwendet. PXCT liefert dabei 3D-Informationen der lokalen Elektronendichte mit ca. 80 nm Auflosung und ermoglicht somit die Visualisierung und Untersuchung der Auspragung der Verkokung in Katalysatorpartikeln mit einem Durchmesser von ca. 40 μm. Die Verkokung wurde hauptsachlich im nanoporosen Festkorper identifiziert und konnte nicht in den aufgelosten Makroporen gefunden werden. Die Kohlenstoffbildung wurde unabhangig dazu mittels operando Raman-Spektroskopie bestatigt. PXCT wird als aufkommende Charakterisierungstechnik hervorgehoben, die eine nanoskalige Identifizierung, Lokalisierung und moglicherweise Quantifizierung von verschiedenen Desaktivierungsphanomenen mit 3D-Auflosung in kompletten Katalysatorpartikeln ermoglicht.