High-Throughput-Screening in der chemischen Katalyse
Trotz der Bedeutung und dem breiten Einsatz der chemischen Katalyse bei der Herstellung von Chemikalien und Kraftstoffen ist die Suche nach neuen und verbesserten Katalysatoren ein beschwerlicher Vorgang mit vielen Fehlschlägen. Um die Suche nach Katalysatorlösungen, angefangen bei den ersten Reaktanten bis hin zu Endprodukten, zu beschleunigen, hat sich das Konsortium des COMBICAT-Projektes auf aktuelle Entwicklungen für Berechnungsmethoden verlassen. Mithilfe von Computern für die Datenerfassung und -analyse wurden High-Throughput-Ansätze für Experimente zur Entdeckung von Materialien möglich. Diese umfassen parallele statt serielle Probenvorbereitung und -charakterisierung. Diese Experimente werden als kombinatorische Analyse bezeichnet, mit jedem Schritt werden mehrere Experimente beinahe gleichzeitig durchgeführt und analysiert. Am Centre national de la recherche scientifique wurde ein Parallelreaktor-System mit optional schaltbaren Ventilen für das Testen heterogener Katalyse entwickelt. Die Belastungsänderung in den 16 mit Katalysatoren beschickten Reaktoren entspricht verschiedenen Geschwindigkeiten und ermöglicht gleichzeitige kinetische Messungen, während diese unabhängig voneinander Gasmischungen mit mehreren Komponenten ausgesetzt werden. Weiterhin ermöglicht das System zeitnahe Produktanalyse und Untersuchung der schnellen Katalysatordeaktivierung unter Normdruck. Die Erkennung kurzlebiger, hochreaktiver Zwischenprodukte erfolgte unter starkem Vakuum bei Verwendung eines TAP-Reaktors im Millisekundenbereich. Das fundamentale Verständnis des Reaktionsmechanismus der Katalyse über das einfache Screening hinaus kann eine schnelle Entwicklung effizienter Katalysatoren ermöglichen.
