Masterarbeit: Untersuchung der katalytischen Aktivität extrudierter Metall-beladener Zeolithe

Forschungsthema/Bereich

Katalysator

Typ der Abschlussarbeit

Master

Startzeitpunkt

01.10.2026

Bewerbungsschluss

30.11.2026

Dauer der Arbeit

6 Monate

Beschreibung

Hintergrund und Motivation

Für die Herstellung nachhaltiger flüssiger Kohlenwasserstoffe bietet die Nutzung nichtfossiler Kohlenstoffquellen wie Biomasse für die Synthese von Kraftstoffen oder CO2 über Power-to-X-Prozessen ein erhebliches Potenzial zur Verringerung der CO₂-Emissionen. Dimethylether (DME) kann sowohl direkt aus Synthesegas mit einem niedrigeren H₂/CO-Verhältnis als auch aus Synthesegas mit einem höheren CO₂-Gehalt synthetisiert werden. Durch die Weiterverarbeitung von DME mittels der DME-to-Hydrocarbon-(DTH)-Reaktion können hochwertige synthetische Kraftstoffe hergestellt werden. Für die DTH-Reaktion, wie auch für die eng verwandte MTH-Reaktion (Methanol-to-Hydrocarbons), werden hauptsächlich Zeolithe mit dem Strukturtyp MFI verwendet. Dies führt zu einem hohen Aromatengehalt von über 30 % im Kohlenwasserstoff-Produkt. Da Aromaten bei der Verbrennung maßgeblich zur Entstehung schädlicher Emissionen beitragen und ihre Abtrennung aufwändig ist, ist deren Vermeidung bereits während der Synthese von großem Interesse.

Ein vielversprechender Ansatz, um den Aromatenzyklus während der Produktbildung zu unterdrücken, ist die Auswahl eines Zeolith-Katalysators mit geeigneter Formselektivität. Kürzlich konnte unsere Arbeitsgruppe zeigen, dass die Verwendung eines Zeoliths des Strukturtyps *MRE zu einer erhöhten Ausbeute an Olefinen (90 %) mit einem signifikanten Anteil an Produkten im C5-C11-Bereich führt, während der Aromatengehalt niedrig bleibt. Da sich Pulverkatalysatoren für industrielle Anwendungen nur eingeschränkt eignen, ist ein Scale-up dieser *MRE-Zeolithe für die DTH-Reaktion zu technischen Katalysator-Formkörpern von besonderem Interesse.

Beschreibung & Aufgabenstellung

Im Rahmen dieser Masterarbeit sollen Metall-beladene Extrudate aus *MRE-Zeolithen mithilfe eines Laborkneters und eines Laborextruders hergestellt werden. Dazu sollen die Zeolithe oder Extrudate durch Imprägnierung mit Metallen beladen werden. Der Einfluss verschiedener Bindersysteme und Additive soll auf die Stabilität und chemischen Eigenschaften der Extrudate systematisch untersucht werden. Zur umfassenden Charakterisierung der hergestellten Extrudate werden verschiedene Analysemethoden eingesetzt, beispielsweise BET-Physisorption, Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Ammoniak-Temperaturprogrammierte Desorption (NH3-TPD). Die katalytische Aktivität der Extrudate wird experimentell in einem kontinuierlich betriebenen Festbettreaktor ermittelt. Dabei wird insbesondere der DME-Umsatz bestimmt, wobei die Reaktionsprodukte mittels Online-Gaschromatographie analysiert werden. Prozessbedingungen zur Erhaltung der katalytischen Aktivität werden untersucht. Die erhaltenen Produkte werden ausführlich charakterisiert.

Voraussetzung

Voraussetzungen an Studierende

• -Hintergrund in Technische Chemie oder Chemieingenieurwesen
• -Motivation, sich in neue Themengebiete einzuarbeiten
• -Kenntnisse der heterogenen Katalyse von Vorteil, aber nicht erforderlich
• -Selbständiges, sauberes Arbeiten an der Anlage und im Labor
• Wir bieten hervorragende Betreuung und die Möglichkeit in einem interdisziplinären Team auf einem zukunftsweisenden Themengebiet mitzuarbeiten.
• Beginn der Abschlussarbeit ist ab Oktober 2026 möglich.
• Betreuung auf Deutsch oder Englisch möglich.
• Bei Interesse oder Fragen gerne Gia Trung Hoang (gia.hoang@kit.edu) kontaktieren.

Studiengangsbereiche

• Ingenieurwissenschaften
  Chemieingenieurwesen & Verfahrenstechnik
• Naturwissenschaften und Technik
  Chemie

Betreuung

Titel, Vorname, Name

Gia Trung Hoang

Organisationseinheit

IKFT

E-Mail Adresse

gia.hoang@kit.edu

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Senden Sie die oben genannten Bewerbungsunterlagen bitte per Mail an gia.hoang@kit.edu


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