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Synthese und strukturelle Untersuchungen von Molybdän-, Vanadium- und Wolframoxiden als Referenzverbindungen für die heterogene Katalyse

Blume, Andreas

Ziel dieser Arbeit war die Synthese definierter Oxide als Referenzsubstanzen zur weiteren physikalisch-chemischen Charakterisierung. Die Oxide wurden mittels des chemischen Gasphasentransportes und durch Temperung eines definierten Bodenkörpers synthetisiert. Im binären System Molybdän-Sauerstoff wurden die Molybdänoxide MoO3, Mo18O52, Mo8O23, Mo4O11 und MoO2 dargestellt. Im System Wolfram-Sauerstoff gelang die Abscheidung der Phasen WO2, W18O49, W20O52 und WO3ii. Im System Vanadium-Sauerstoff wurden die beiden Phasen V6O13 und V2O5 synthetisiert. Die Charakterisierung der dargestellten Oxide erfolgte über XRD, SEM, EDX und TEM-ED. Auf Grund dieser Ergebnisse wurden von den erhaltenen Substanzen Raman-Referenzspektren mit unterschiedlicher Laseranregungswellenlängen aufgenommen. Zur Aufnahme wurden Lasersysteme mit einem Nd-YAG-Laser (1064 nm), einem HeNe-Laser (632.8 nm) und einem frequenzverdoppeltem Argon-Laser (244 nm) verwendet. Die Auswertung der Daten zeigte dabei Laser-abhängige Bandenintensitäten. Durch die Laserfrequenz-abhängigen Bandenintensitäten wurde so indirekt ein Resonanz-Raman-Effekt nachgewiesen. Im ternären System Molybdän-Wolfram-Sauerstoff wurde (Mo0.95W0.05)5O14 dargestellt und durch eine Einkristallstrukturanalyse die tetragonale Raumgruppe P4/mbm mit einer inhomogenen Wolframverteilung auf den Metallpositionen bestimmt. Die Gitterkonstanten wurden zu a=2303.6 pm und c=391.7 pm verfeinert und anschließend Raman-Referenzspektren des Oxides aufgenommen. Zur Überprüfung der struktur-charakteristischen Banden wurden durch Temperung die Oxide Mo0.97V0.03Ox, Mo0.93W0.07Ox und Mo0.77V0.09W0.13Ox mit Mo5O14-Struktur dargestellt, charakterisiert und Raman-Referenzspektren der Oxide aufgenommen. Die strukturelle Ähnlichkeit zu (Mo0.95W0.05)5O14, die mittels XRD bestimmt wurde, konnte durch einen Vergleich der Raman-Spektren der vier Oxide untereinander aufgezeigt werden. Auf Grund der in dieser Arbeit erhaltenen Raman-Daten wurde ein systematisierendes Modell aufgestellt, dass einen Zusammenhang zwischen den röntgenographischen und schwingungsspektroskopischen Daten herstellt. Die Auftragung dieser Datensätze erlaubt Aussagen über die Beziehungen der Oxide untereinander und gibt die Gemeinsamkeiten und Unterschiede der Oxide wieder. Damit gibt das Modell, rein durch eine systematisierende Betrachtung von Ergebnissen, die Möglichkeit, schwingungsspektroskopische Daten abzuleiten. Eine weitergehende Anwendung anhand von verschiedenen Beispielen wie den Dioxiden verschiedener Übergangsmetalloxide wurde aufzeigt.