Aufgrund der hohen und nachhaltigen Verfügbarkeit von Methan ist dessen Nutzung als C1-Baustein äußerst erstrebenswert. In der vorliegenden Arbeit wurde die Methandehydroaromatisierung (MDA) zur direkten Herstellung höherer Kohlenwasserstoffe und Aromaten näher untersucht. Auf der Basis von Mo/HZSM-5 wurden Experimente zum Reaktions- und Desaktivierungsverhalten der Katalysatoren durchgeführt sowie die Auswirkungen oxidativer Regeneration und Beladung mit Promotoren näher beleuchtet. Hierbei konnten weitere Hinweise auf einen kürzlich diskutierten monofunktionellen Reaktionsmechanismus erhalten werden, bei dem die Säurezentren des eingesetzten Zeolithen der Stabilisierung der Mo-Aktivzentren dienen. Des Weiteren konnte durch die Modifikation des Mo/HZSM-5 mit Niob eine signifikante Verbesserung der Aromatenbildung bei relativ niedrigen Reaktionstemperaturen und Verweilzeiten erreicht werden. Im selben Zug konnte durch diese Dotierung die Langzeitstabilität des Katalysators gegenüber irreversibler Desaktivierung erhöht werden. Mittels diverser ex situ und in situ Charakterisierungsmethoden konnten die Effekte auf eine Redox-Wechselwirkung zwischen Mo und Nb sowie auf die Bildung eines bimetallischen Mischcarbids unter Reaktionsbedingungen zurückgeführt werden. Hierdurch konnte ebenfalls die Inhomogenität von gebildeten Mo-Spezies während der Reaktion verringert werden. Die erhaltenen Ergebnisse geben Anlass zu einer möglichen neue Synthesestrategie für stabilere MDA-Katalysatoren.
Due to the broad and sustainable availability of methane, its utilization as a C1 building block is highly desirable. In the present work, methane dehydroaromatization (MDA) for the direct production of higher hydrocarbons and aromatics was investigated in more detail. on the basis of Mo/HZSM-5, experiments on the reaction and deactivation behavior of the catalysts were carried out and the effects of oxidative regeneration and loading with promoters were examined. This provided further indications of a recently discussed monofunctional reaction mechanism in which the acid sites of the zeolite mainly serve to stabilize the Mo active centers. Furthermore, the modification of Mo/HZSM-5 with niobium led to a significant improvement in aromatic formation at relatively low reaction temperatures and residence times. At the same time, this doping increased the long-term stability of the catalyst against irreversible deactivation. Using various ex situ and in situ characterization methods, the effects could be attributed to a redox interaction between Mo and Nb as well as the formation of a mixed metal carbide under reaction conditions. This also reduced the inhomogeneity of Mo species formed during the reaction. The results obtained give rise to a possible new synthesis strategy for more stable MDA catalysts.