Gasphasenkatalyse mit atomaren und Cluster‐Metall‐Ionen: ultimative “Single‐Site”‐Katalysatoren

Gasphasenexperimente mithilfe moderner massenspektrometrischer Methoden geben detaillierte Einblicke in vielerlei Elementarprozesse. Reaktionen, denen vollständige Katalysezyklen unter thermischen Bedingungen zugrunde liegen, bilden den Schwerpunkt dieses Aufsatzes. Die hier aufgeführten Beispiele decken Aspekte der Katalyse ab, die zu so unterschiedlichen Gebieten wie der Atmosphärenchemie und der Oberflächenchemie gehören. Wir werden beschreiben, wie atomare und Cluster‐Metall‐Ionen den Transfer von Sauerstoffatomen, die Aktivierung von Bindungen und die Kupplung von Fragmenten ermöglichen. Zum Teil zeigt die idealisierte Gasphasenkatalyse mit Ionen ungeahnte Analogien zu verwandten chemischen Prozessen in Lösung oder in Feststoffen, und wir lernen die intrinsischen Vorgänge an Katalysatoren auf rein molekularer Ebene besser zu verstehen. Nicht nur heiße Luft: Vollständige Katalysezyklen in der Gasphase unter strikt thermischen Bedingungen können mithilfe der Massenspektrometrie studiert und die Elementarprozesse aufgeklärt werden (Bild: Fe+‐vermittelte Oxidation von Methan durch molekularen Sauerstoff mit Methanol als reduktivem Cokatalysator); Beispiele reichen von der Atmosphärenchemie bis hin zur Oberflächenchemie.