Simulation der Kinetik aus Isotopenaustauschexperimenten an Mo/V/W‐Mischoxidkatalysatoren für die Acroleinoxidation

Mittels der Isotopenaustauschmethode SSITKA (steady‐state isotopic‐transient kinetic analysis) ergaben sich Rückschlüsse zum Mechanismus der Partialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure an Mo/V/W‐Mischoxidkatalysatoren. Der Isotopenaustausch erfolgte mit den beiden Sauerstoffisotopen 16O2 und 18O2. Dabei findet am Katalysator ein Austausch des Carbonylsauerstoffs im Acrolein mit Festkörpersauerstoff statt. Zusätzlich wird die Kinetik der unterschiedlichen Isotopologenspezies durch eine Austauschreaktion von Sauerstoff zwischen belegten und unbelegten Zentren an der Oberfläche und in der Volumenphase des Katalysators signifikant beeinflusst. Gestützt durch einen erweiterten Modellvorschlag zum Mechanismus konnten über Simulationen die experimentell gewonnenen Isotopologenkinetiken verifiziert werden. The partial oxidation of acrolein to acrylic acid on Mo/V/W‐mixed oxide catalysts has been studied by means of the isotopic exchange method SSITKA (steady‐state isotopic‐transient kinetic analysis). In the scope of isotopic exchanges performed with the oxygen isotopes 16O2 and 18O2 some new details could be gained regarding the mechanism. Acrolein exchanges its oxygen with oxygen of the solid catalyst. Additionally the kinetics of the different isotopologues is influenced by another exchange reaction of oxygen between vacant and occupied surface and bulk sites. From the SSITKA results an extended model has been deduced. So, the experimentally gained data of the individual isotopologue kinetics could be verified by simulation. Isotopenaustauschmethoden bieten die Möglichkeit, die Reaktionspfade des Sauerstoffs an oxidischen Katalysatoren zu studieren. Basierend auf einer mathematischen Modellierung der Isotopologenkinetiken wird am Beispiel der Partialoxidation von Acrolein zu Acrylsäure ein quantitativer Einblick in die am Katalysator ablaufenden Vorgänge gegeben.