Die vorliegende Arbeit umfasst katalytische und mechanistische Untersuchungen zur wertsteigernden Umwandlung von Kohlendioxid (CO2) in a) Kohlenmonoxid (CO) und Methan (CH4) durch Hydrierung an mit Kalium modifizierten Rh/Al2O3 Katalysatoren und b) 1-Propanol, 1-Butanol und iso-Butanol an mit Kalium und Caesium dotierten Au/TiO2 und Au/SiO2 Katalysatoren durch Reaktion von CO2 mit Wasserstoff und Olefinen (Ethen oder Propen). Zur Aufklärung der spezifischen Rolle der Katalysatorkomponenten Edelmetall, Alkalimetall und Träger bezüglich der Katalysatoraktivität und -selektivität sowie des Reaktionsmechanismus wurden in situ- und operando-FTIR-spektroskopische Untersuchungen durchgeführt. Dabei konnte gezeigt werden, dass durch Alkali-Modifizierung die Adsorption und Aktivierung von CO2, die Adsorptionsstärke des bei der Hydrierung gebildeten CO, der Oxidationszustand des Edelmetalls und die Produktdesorption beeinflusst wird. Dabei spielt im Falle der Goldkatalysatoren die Natur des Alkalimetalls, dessen Konzentration und auch das Trägermaterial eine wichtige Rolle.
The present thesis comprises catalytic and mechanistic studies of the value-adding transformation of carbon dioxide (CO2) into i) carbon monoxide (CO) and methane (CH4) by hydrogenation of CO2 over potassium-modified Rh/Al2O3 catalysts as well as ii) 1-propanol, 1-butanol and iso-butanol by reaction of CO2 with hydrogen and olefins (ethene/propene) over Au/TiO2 and Au/SiO2 catalysts modified with alkali metals (K/Cs). For elucidating the specific role of the catalyst components noble metal, alkali metal, and support material related to catalyst activity and selectivity as well as reaction mechanism in situ and operando FTIR spectroscopic investigations have been carried out. Based on these studies it could be shown that the modification with alkali metals influences the adsorption and activation of CO2, the strength of adsorption of the formed CO, the oxidation state of the noble metal, and the product desorption. In case of gold catalysts, these processes are also affected by the nature of alkali metal, its concentration and the support material.