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DE202014101137U1 - Katalysatorsystem - Google Patents

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DE202014101137U1
DE202014101137U1 DE202014101137.4U DE202014101137U DE202014101137U1 DE 202014101137 U1 DE202014101137 U1 DE 202014101137U1 DE 202014101137 U DE202014101137 U DE 202014101137U DE 202014101137 U1 DE202014101137 U1 DE 202014101137U1
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Bluecher GmbH
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Abstract

Katalysatorsystem, insbesondere geträgerter Katalysator, wobei das Katalysatorsystem mindestens eine auf einem Katalysatorträger aufgebrachte katalytisch aktive Komponente, insbesondere mindestens eine an einem Katalysatorträger fixierte katalytisch aktive Komponente, aufweist, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall umfasst und/oder hieraus besteht, wobei das Katalysatorsystem erhältlich ist durch ein Verfahren, wobei zunächst eine als Katalysatorträger eingesetzte kugelförmige Aktivkohle einer Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, unterzogen wird und wobei nachfolgend die auf diese Weise erhaltene oxidierte, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierte Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüstet und/oder beladen und/oder beschichtet und/oder imprägniert wird, insbesondere durch Aufbringen und/oder Inkontaktbringen, vorzugsweise Fixierung, der katalytisch aktiven Komponente auf dem Katalysatorträger, gegebenenfalls gefolgt von einer Reduktion des auf diese Weise erhaltenen Katalysatorsystems.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet katalytisch aktiver Systeme bzw. das technische Gebiet von auf Trägermaterialien aufgebrachten Katalysatoren bzw. katalytisch aktiven Komponenten.
  • Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein auf Basis eines nachfolgend beschriebenen Verfahrens erhältliches Katalysatorsystem bzw. ein Katalysatorsystem als solches, welches mindestens eine auf einem Katalysatorträger aufgebrachte katalytisch aktive Komponente, insbesondere mindestens eine an einem Katalysatorträger fixierte katalytisch aktive Komponente, aufweist.
  • Das Katalysatorsystem nach der Erfindung kann zur Herstellung von Filtern und Filtermaterialien verwendet werden. Des Weiteren kann das Katalysatorsystem nach der Erfindung als Sorptionsspeicher für Gase oder Flüssigkeiten oder als Katalysator bzw. Katalysatorträger sowie für die chemische Katalyse verwendet werden. Das Katalysatorsystem nach der Erfindung kann zur Katalyse chemischer Prozesse und Reaktionen verwendet werden. Zudem kann das Katalysatorsystem nach der Erfindung in oder als Gassensoren oder in Brennstoffzellen sowie für sorptive, insbesondere chemisorptive Anwendungen verwendet werden. Darüber hinaus kann das Katalysatorsystems nach der Erfindung für die Gasreinigung bzw. Gasaufbereitung sowie für die Entfernung von Schadstoffen verwendet werden. Zudem kann das Katalysatorsystem zur Aufbereitung bzw. Bereitstellung von Reinraumatmosphären verwendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin auch Schutzmaterialien als solche, welche unter Verwendung des Katalysatorsystems nach der Erfindung hergestellt sind bzw. welche das Katalysatorsystem nach der Erfindung aufweisen. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung auch Filter und Filtermaterialien, welche unter Verwendung des Katalysatorsystems nach der Erfindung hergestellt sind bzw. welche das erfindungsgemäße Katalysatorsystem aufweisen.
  • Unter einem Katalysator wird im Allgemeinen ein Material bzw. eine Substanz verstanden, welches bzw. welche die Reaktionsgeschwindigkeit einer chemischen Reaktion durch Absenkung der Aktivierungsenergie zu erhöhen imstande ist, ohne dabei selbst verbraucht zu werden.
  • Im Stand der Technik sind Katalysatoren von großer technischer und kommerzieller Bedeutung, wie beispielsweise in wichtigen katalytischen Verfahren, wie dem sogenannten Kontaktverfahren zur Herstellung von Schwefelsäure, dem katalytischen Verfahren zur Methanolherstellung sowie dem sogenannten Haber-Bosch-Verfahren zur industriellen Herstellung von Ammoniak sowie dem sogenannten Ostwaldverfahren zur großtechnischen Herstellung von Salpetersäure durch Oxidation von Ammoniak. Weiterhin werden Katalysatoren im Rahmen der Feinchemikalien- bzw. Spezialchemikaliensynthese, zur Synthese von Naturstoffen sowie im Bereich der Herstellung pharmazeutischer Wirkstoffe eingesetzt. Insbesondere werden Katalysatoren auch in katalytischen Hydrierverfahren eingesetzt.
  • Im Allgemeinen besteht im Stand der Technik ein hoher Bedarf an spezifischen und leistungsfähigen Katalysatoren zur Verwendung in der chemischen Katalyse, insbesondere da durch den gezielten Einsatz von Katalysatoren chemische Reaktionen schneller bzw. unter geringerem Energieeinsatz erfolgen können. Auch insofern ist die Verwendung von Katalysatoren bei chemischen Reaktionen von großer kommerzieller Bedeutung: So wird davon ausgegangen, dass etwa 80 % sämtlicher chemischer Erzeugnisse eine katalytische Stufe in der zugrundeliegenden Herstellungs- bzw. Wertschöpfungskette aufweisen. Darüber hinaus spielen Katalysatoren auch im Bereich des Umweltschutzes eine herausragende Rolle, insbesondere im Hinblick auf eine Abgasnachbehandlung in der Industrie, wie beispielsweise im Rahmen der industriellen Stromproduktion sowie in der Behandlung von Abgasen aus dem Bereich des (Personen-)Kraftverkehrs.
  • Grundsätzlich können Katalysatoren in Form von homogenen oder heterogenen Katalysatoren eingesetzt werden, wobei im Fall von homogenen Katalysatoren bzw. von in der homogenen Katalyse eingesetzten Katalysatoren die der zu katalysierenden Reaktion zugrundeliegenden Edukte bzw. Reaktanden einerseits und Katalysator andererseits in derselben Phase vorliegen, während im Fall von heterogenen Katalysatoren bzw. von in der heterogenen Katalyse eingesetzten Katalysatoren die entsprechenden Edukte einerseits und der Katalysator andererseits in unterschiedlichen Phasen vorliegen, beispielsweise als Feststoff in Bezug auf den Katalysator und als Flüssigkeit oder Gas in Bezug auf die Edukte.
  • Grundsätzlich liegen die mit dem Einsatz heterogener Katalysatoren verbundenen Vorteile insbesondere darin, dass mitunter eine verbesserte Trennung bzw. Isolierung des Katalysators aus dem Reaktionsgemisch möglich ist, einhergehend mit der grundsätzlichen Möglichkeit der Rezyklierung des eingesetzten Katalysators bzw. der Aufarbeitung deaktivierter bzw. inaktiver Katalysatoren. Insbesondere bei industriellen Prozessen liegt ein heterogener Katalysator oftmals als Feststoff bzw. als sogenannter Kontakt(-katalysator) vor, während die Reaktionspartner bzw. Edukte in Form von Gasen oder Flüssigkeiten eingesetzt werden. Beispielsweise handelt es sich bei den vorgenannten industriell etablierten Verfahren um solche Verfahren, bei denen der Katalysator als Feststoff eingesetzt wird.
  • In Bezug auf heterogene Katalysatoren bzw. Katalysatoren in fester Form werden oftmals Metalle bzw. metallhaltige Verbindungen, wie Metallsalze bzw. Metalloxide, als Katalysatoren eingesetzt. Derartige Katalysatoren können dabei beispielsweise in Masse oder aber in einer solchen Form eingesetzt werden, wonach der Katalysator bzw. die zugrundeliegende katalytisch aktive Komponente auf einem Trägersystem vorliegt bzw. hieran gebunden bzw. fixiert ist.
  • Im Allgemeinen werden solche Katalysatorsysteme, bei denen die katalytisch aktive Komponente sich auf einem Träger befindet, als sogenannte Trägerkatalysatoren bezeichnet.
  • Der Einsatz geträgerter Katalysatoren ist dabei im Allgemeinen mit dem grundsätzlichen Vorteil verbunden, dass größere Oberflächen bzw. größere Kontaktflächen mit den umzusetzenden Edukten realisiert werden können, was im Allgemeinen zu einer Steigerung der Wirkeffizienz bzw. zu dem Einsatz verringerter Mengen an Katalysator mit einem einhergehenden Kostenvorteil führt.
  • Zudem ist der Einsatz von Trägersystemen bzw. geträgerten Katalysatoren grundsätzlich mit dem Vorteil verbunden, dass die zugrundeliegenden Katalysatoren besser aus dem Reaktionsmedium entfernt bzw. separiert sowie im Allgemeinen besser rezykliert werden können. Insbesondere bei in Masse eingesetzten Katalysatoren ist eine Abtrennung nach erfolgter Reaktion bzw. Umsetzung der Edukte schwierig bzw. mit hohen Verlusten an Katalysatormasse verbunden, was die Wirtschaftlichkeit im Allgemeinen verschlechtert und eine Rezyklierung der eingesetzten Katalysatoren grundsätzlich erschwert.
  • In Bezug auf geträgerte Katalysatorsysteme bzw. Trägerkatalysatoren kommt im Stand der Technik grundsätzlich der Einsatz von kompakten oder aber porösen Trägerstrukturen in Betracht. Der Einsatz von sogenannten kompakten Katalysatoren ist dabei insbesondere mit dem Nachteil verbunden, dass eine effiziente Oberflächenvergrößerung nicht realisiert und somit die katalytische Aktivität nur an der relativ geringen geometrischen Oberfläche zur Verfügung gestellt werden kann. Demgegenüber weisen als Katalysatorträger eingesetzte poröse Feststoffe vergrößerte Oberflächen auf, was, wie zuvor angeführt, mit einer gesteigerten Wirkeffizienz bzw. einer höheren katalytischen Aktivität bei einer geringerer Katalysatorbeladung einhergeht.
  • Beispielsweise werden als Katalysatorträger kristalline poröse Feststoffe aus der Familie der Zeolithe eingesetzt, insbesondere im Bereich der Petrochemie bzw. Raffinerietechnik zur Verarbeitung bzw. Aufarbeitung von Rohöl bzw. Erdöl. Zeolithe weisen im Allgemeinen einheitliche Porenweiten bzw. -durchmesser auf, was eine gewisse selektive Reaktionssteuerung durch Größenabstimmung mit den umzusetzenden Substanzen ermöglicht. Darüber hinaus ist im Stand der Technik grundsätzlich der Einsatz von Silica, Molekularsieben, Metalloxiden, wie Aluminiumoxiden, oder aber von Keramiken sowie von Aktivkohlen als Trägersysteme für Katalysatoren bekannt.
  • Grundsätzlich werden derartige Trägersysteme auch vor dem Hintergrund eingesetzt, eine dauerhafte bzw. elutionsstabile Fixierung von insbesondere kostenintensiven Katalysatoren zu ermöglichen, um den diesbezüglichen Verlust während der Anwendung zu verringern bzw. um eine entsprechende Rezyklierbarkeit, wie zuvor angeführt, bzw. Zurückgewinnung des Katalysatorsystems insgesamt zu ermöglichen.
  • Was den Einsatz von Aktivkohle als Trägermaterial für Katalysatoren insbesondere zum Erhalt sogenannter aktivkohlegeträgerter Katalysatoren, insbesondere aktivkohlegeträgerter Edelmetallkatalysatoren, anbelangt, so werden im Stand der Technik Aktivkohlen im Allgemeinen als feinteilige bzw. pulverförmige Aktivkohle (Pulverkohle) bzw. in Form eines feinvermahlenen Pulvers eingesetzt, wobei die entsprechenden Partikelgrößen im unteren µm-Bereich liegen. Durch den Einsatz feinteiliger Aktivkohle als Trägersystem wird im Allgemeinen versucht, Limitierungen beim zugrundeliegenden Stofftransport im Rahmen der entsprechenden katalysierten Zielreaktion zu vermindern, insbesondere durch verkürzte Diffusions- bzw. Eindringstrecken in die Porenstruktur des aktivkohlebasierten Trägermaterials. Der Einsatz feinteiliger bzw. pulverförmiger Aktivkohle als Katalysatorträger in Form von geringeren Partikelgrößen ist jedoch mit dem zentralen Nachteil verbunden, dass insgesamt keine optimalen Anwendungseigenschaften erzielt werden können. So führt beispielsweise der Einsatz feinteiliger Aktivkohle insbesondere in diskontinuierlichen Anwendungen aufgrund der geringen Schüttungsporosität des Filterkuchens bzw. aufgrund der hohen Dichte der Schüttung aus dem zugrundeliegenden Material zu verschlechterten Eigenschaften hinsichtlich der Abtrennung bzw. Separierung des Katalysators bzw. des Katalysatorsystems nach dessen Verwendung, wobei diesbezüglich herauszustellen ist, dass die Abtrennung bzw. das Abfiltern des Katalysators bzw. Katalysatorsystems im Rahmen diskontinuierlicher katalytischer Prozesse ein unabdingbarer bzw. zwingend erforderlicher Prozess- bzw. Verfahrensschritt ist.
  • Unter Einsatzbedingungen ist insbesondere im Hinblick auf kontinuierliche Katalyseprozesse bei Verwendung pulverförmiger bzw. feinteiliger Aktivkohle bzw. von Pulverkohle im Reaktionsraum aufgrund der mitunter übermäßigen Verdichtung des Katalysatorsystems ein hoher Druckverlust und damit einhergehend eine verringerte Durchströmungsgeschwindigkeit in Bezug auf das an dem Katalysatorsystem vorbeizuführende Reaktionsgemisch mit den entsprechenden Edukten zu beobachten. Eine übermäßige Verdichtung kann auch bei oftmals vorliegenden zu geringen Abriebhärten der eingesetzten Katalysatoren bzw. der entsprechenden Trägermaterialien resultieren, einhergehend mit unerwünschten Veränderungen der Durchströmungsgeschwindigkeit.
  • Darüber hinaus sind die Anwendungseigenschaften von aktivkohlegeträgerten Katalysatorsystemen auch dahingehend oftmals nicht optimal, dass das feinteilige Katalysatorsystem insbesondere in einem flüssigen Medium, welches die Edukte enthält, zur Schlammbildung bzw. zu einer übermäßigen Verdichtung neigt, einhergehend mit der Gefahr einer Verstopfung der Reaktionsapparaturen bzw. einer übermäßigen Verringerung der Durchströmungs- bzw. Filtrationsgeschwindigkeit, was dem katalytischen Umsatz insgesamt abträglich ist. Durch eine übermäßige Verdichtung des Katalysatorsystems können dabei auch gewissermaßen "tote Bereiche" in der zugrundeliegenden Apparatur resultieren, in welchen ein signifikant verringerter Umsatz an Edukten vorliegt, was gleichermaßen nachteilig ist.
  • Im Allgemeinen ist die Ausbildung von Schlammbereichen des Katalysatorsystems insbesondere bei diskontinuierlicher Verwendung problematisch bzw. von Relevanz. Bei kontinuierlichen katalytischen Anwendungen, bei welchen die zugrundeliegenden Katalysatorsysteme beispielsweise in entsprechende Reaktionsräume, beispielsweise auf Basis von Kartuschensystemen, gefüllt werden und wonach eine insbesondere kontinuierliche Durchströmung mit einem die Edukte bzw. Reaktanden enthaltenden Medium erfolgt, resultieren gleichermaßen die zuvor angeführten hohen Druckverluste mit den entsprechenden geringeren Durchströmungsgeschwindigkeiten des Katalysatorsystems mit den damit einhergehenden Nachteilen. Zudem sind oftmals aufwendige und zur Verstopfung neigende Filtrations- bzw. Rückhalteeinrichtungen erforderlich, um ein Austragen bzw. Ausschwemmen des Katalysators aus dem kontinuierlich durchströmten Reaktionssystem zu verhindern. Eine erhöht
  • Im Ergebnis ist somit festzustellen, dass Katalysatorsysteme auf Basis von pulver- bzw. feinteiliger Aktivkohle als Trägermaterial insgesamt nicht immer ausreichende bzw. zufriedenstellende Eigenschaften hinsichtlich ihrer Anwendung aufweisen.
  • Um die mit einer geringen Partikelgröße einhergehenden Nachteile zu verringern, ist im Stand der Technik versucht worden, Katalysatorträger auf Basis von partikulärer Aktivkohle einzusetzen, wobei diesbezüglich grundsätzlich Ausgangsmaterialien für die Aktivkohle auf Basis von Kokosnussschalen, Holzkohle, Holz (z.B. Holzabfall, Torf, Steinkohle oder dergleichen) in Betracht gezogen werden. Die resultierenden bzw. als Katalysatorträger eingesetzten Aktivkohlen der vorgenannten Art, welche im Allgemeinen in Splitter- bzw. Kornform vorliegen können, führen zwar grundsätzlich zu einer gewissen Verbesserung der Anwendungseigenschaften, insbesondere im Hinblick auf die Separationszeit in der diskontinuierlichen Anwendung, welche nämlich auf Basis der Aktivkohlen vermindert werden kann, jedoch weisen derartige als Katalysatorträger eingesetzte Aktivkohlen oftmals eine zu geringe mechanische Stabilität auf, was zu einem hohen Abrieb des Trägermaterials unter Einsatzbedingungen, beispielsweise bedingt durch mitunter intensive Rührprozesse während der katalytischen Umsetzung, einhergeht. Die geringe Abriebfestigkeit derartiger Aktivkohlen führt dann wiederum über die entsprechenden Zerkleinerungs- bzw. Zermahlungsprozesse zu feinteiligen Partikeln, einhergehend mit einem hohen Verlust an katalytisch aktiver Substanz und mit den vorgenannten Nachteilen im Hinblick auf eine Systemverschlammung bzw. -verdichtung oder dergleichen.
  • Darüber hinaus sind die zur Bereitstellung von Katalysatorsystemen auf Basis von Aktivkohle als Trägermaterial bekannten Konzepte des Standes der Technik auch insofern nachteilig, als auf deren Basis oftmals keine optimale Beladung bzw. Fixierung des Katalysators auf dem Trägermaterial möglich ist, was zum einen dazu führt, dass die auf dem Träger aufgebrachten Katalysatormengen gering sind und dass zum anderen unter Anwendungsbedingungen oftmals eine Freisetzung bzw. Auswaschung (Elution) des Katalysators aus dem Trägermaterial zu beobachten ist, wobei die ausgewaschenen Katalysatormengen dadurch verloren gehen, was verfahrenstechnisch und nicht zuletzt aus Kostengründen nachteilig ist. Insbesondere weisen die im Stand der Technik eingesetzten Aktivkohlen, insbesondere auf Basis von Kokosnussschalen, oftmals eine nur geringe Affinität gegenüber dem aufzubringenden bzw. zu fixierenden Katalysator auf, was – ohne sich auf diese Theorie beschränken zu wollen – auch dadurch bedingt ist, dass die zugrundeliegenden Aktivkohlen hinsichtlich ihrer Porenoberfläche oftmals hydrophob ausgebildet sind bzw. oftmals keine ausreichende Menge an insbesondere polaren funktionellen Gruppen zur Anbindung des Katalysators aufweisen (was insbesondere bei polymerbasierten Aktivkohlen, insbesondere PBSACs, der Fall ist). Dies ist jedoch den Beladungseigenschaften insgesamt abträglich, und zwar auch im Hinblick auf eine dauerhafte Fixierung des Katalysators auf dem Trägersystem. Der hohe Verlust an Katalysator in Bezug auf das zugrundeliegende Katalysatorsystem geht dabei gleichermaßen mit einer Verringerung des Eduktumsatzes bei den zugrundeliegenden katalytischen Reaktionen einher, was auch die Wirtschaftlichkeit der eingesetzten Katalysatorsysteme verschlechtert.
  • Da herkömmliche Aktivkohle an ihrer Oberfläche unpolar bzw. hydrophob ausgebildet ist und folglich keine signifikante Affinität gegenüber aufzubringenden bzw. zu fixierenden Katalysatoren bzw. katalytisch aktiven Komponenten aufweist, welche zur reaktiven bzw. katalytischen Ausrüstung der Aktivkohle eingesetzt werden, ist es erforderlich, im Rahmen der Herstellung bzw. Ausrüstung der Aktivkohle mit dem Katalysator einen großen Überschuss an Katalysatorsubstanz einzusetzen, um überhaupt gewisse Beladung der Aktivkohle zu gewährleisten. Insbesondere haften die Katalysatoren im Allgemeinen nur über rein physikalische Wechselwirkungen und können auch von daher insbesondere bei Kontakt mit Flüssigkeiten zumindest zu einem Teil wieder entfernt werden (z.B. durch Elutionsprozesse oder dergleichen).
  • Die DE 29 36 362 C2 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Palladium-Kohlekatalysators, wobei das Palladium durch Reduktion auf in einem organischen Lösungsmittel suspendierten Kohlenstoff als Katalysatorträger abgeschieden wird. In diesem Zusammenhang soll das Palladium als Metall auf dem suspendierten Träger abgeschieden werden. Als Kohlenstoffträger wird dabei pulverförmige Aktivkohle, Ruß oder Graphit verwendet. Mit den beschriebenen Katalysatoren gehen jedoch mitunter die zuvor geschilderten Nachteile einher, insbesondere was die Abtrennung bzw. Rückgewinnung des Katalysators insbesondere in diskontinuierlichen katalytischen Verfahren als auch dessen Anwendungseigenschaften in kontinuierlichen katalytischen Verfahren, insbesondere im Hinblick auf Druckverlust bzw. Strömungsgeschwindigkeit, anbelangt.
  • Zusammenfassend ist somit festzustellen, dass die im Stand der Technik bekannten Katalysatorsysteme auf Basis von herkömmlichen Aktivkohlen bzw. pulverförmigen Aktivkohlen als eingesetztes Trägermaterial sowohl herstellungs- als auch anwendungsspezifische Nachteile aufweisen, insbesondere im Hinblick auf die Beladung mit einer katalytisch aktiven Komponente sowie deren Fixierung auf dem Material einerseits als auch im Hinblick auf die Verwendung der zugrundeliegenden Systeme in kontinuierlichen sowie diskontinuierlichen Katalyseanwendungen andererseits.
  • Vor diesem Hintergrund ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin zu sehen, Katalysatorsysteme bzw. geträgerte Katalysatoren, welche mindestens eine katalytisch aktive Komponente aufweisen, wobei die zuvor geschilderten Nachteile des Standes der Technik zumindest weitgehend vermieden oder aber zumindest abgeschwächt werden sollen.
  • Insbesondere soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Katalysatorsystem mit mindestens einer katalytisch aktiven Komponente bzw. ein geträgerter Katalysator, welcher mindestens eine katalytisch aktive Komponente aufweist, bereitgestellt werden, welches bzw. welcher sowohl herstellungs- als auch anwendungsspezifische Vorteile aufweist.
  • Insbesondere soll erfindungsgemäß ein solches Katalysatorsystem mit mindestens einer katalytisch aktiven Komponente bereitgestellt werden, welches eine hohe bzw. effiziente Beladung mit der Katalysatorkomponente ermöglicht, wobei gleichzeitig eine dauerhafte und beständige Beladung bzw. Ausrüstung mit der Katalysatorkomponente gewährleistet sein soll.
  • Darüber hinaus soll erfindungsgemäß in diesem Zusammenhang ein Katalysatorsystem bereitgestellt werden, welches im Rahmen seiner Anwendung, insbesondere im Rahmen seiner bevorzugten Anwendung in der chemischen Katalyse, vorzugsweise im industriellen Maßstab, sowohl in Bezug auf diskontinuierliche als auch kontinuierliche katalytische Anwendungen über verbesserte Eigenschaften insbesondere im Hinblick auf die Abtrennung bzw. Rückgewinnung bzw. Rezyklierung (insbesondere bei diskontinuierlichen Prozessen) und über verbesserte Eigenschaften in Bezug auf einen geringen bzw. einstellbaren Druckverlust und hohe bzw. einstellbare Durchströmungsgeschwindigkeiten (insbesondere bei kontinuierlichen katalytischen Prozessen) aufweist, wobei insgesamt zudem optimierte Prozesszeiten bzw. eine erhöhte katalytische Aktivität bereitgestellt werden sollen.
  • Insbesondere soll im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein solches Katalysatorsystem bereitgestellt werden, welches neben seiner hohen katalytischen Aktivität auch über hervorragende mechanische Eigenschaften verfügt, insbesondere im Hinblick auf die Abriebfestigkeit bzw. den Berstdruck der zugrundeliegenden teilchenförmigen Strukturen. Gleichermaßen sollen die erfindungsgemäßen Systeme auch in Bezug auf den jeweiligen Anwendungs- bzw. Einsatzfall maßgeschneidert bzw. individuell ausgestaltet werden können.
  • Wie die Anmelderinnen nun in völlig überraschender Weise herausgefunden haben, kann die zuvor angeführte und der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe in nicht erwarteter Weise dadurch gelöst werden, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung in zweckgerichteter Weise eine kugelförmige Aktivkohle als Katalysatorträger eingesetzt wird, welche vor Beladung mit einer katalytisch aktiven Komponente zur Bereitstellung des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems bzw. des geträgerten Katalysators nach der Erfindung in zweckgerichteter Weise einer Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation (d.h. Oxidation insbesondere der inneren Oberfläche des Katalysatorträgers), unterzogen wird und wobei die auf diese Weise bereitgestellte oxidierte, insbesondere an ihrer inneren Oberfläche oxidierte Aktivkohle nachfolgend mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüstet wird, wobei es erfindungsgemäß auch vorgesehen sein kann, das so erhaltene Katalysatorsystem nachfolgend, d.h. nach Ausrüstung mit der katalytisch aktiven Komponente, einer Reduktion bzw. Reduktionsbehandlung zu unterziehen.
  • Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß somit ein spezielles Katalysatorsystem bzw. ein geträgerter Katalysator mit mindestens einer auf einem Katalysatorträger aufgebrachten katalytisch aktiven Komponente bereitgestellt, wobei der Katalysatorträger in Form einer kugelförmigen Aktivkohle vorliegt und wobei das Aufbringen der katalytisch aktiven Komponente auf die Aktivkohle in oxidierter Form der Aktivkohle erfolgt.
  • Das im Rahmen der vorliegenden Erfindung bereitgestellte Katalysatorsystem eignet sich dabei, wie nachfolgend noch angeführt, nicht nur zur Verwendung im Bereich der chemischen Katalyse, insbesondere im (groß-)industriellen Maßstab, sondern auch für entsprechende Filteranwendungen zur Entfernung beispielsweise von Schad- und Giftstoffen aus einem diese Substanzen enthaltenden Medium. Insbesondere eignen sich die erfindungsgemäß bereitgestellten Katalysatorsysteme auch zur Anwendung im Rahmen von Schutzmaterialien, insbesondere für den zivilen oder militärischen Bereich, insbesondere Schutzmaterialien für den ABC-Einsatz.
  • Zur Lösung der zuvor geschilderten Aufgabe schlägt die vorliegende Erfindung somit – gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung – ein mit einem Verfahren zu seiner Herstellung bereitgestelltes, mindestens eine katalytisch aktive Komponente aufweisendes Katalysatorsystem nach der Erfindung gemäß den diesbezüglich unabhängigen Patentansprüchen vor. Weitere, insbesondere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verfahren sind Gegenstand der entsprechenden Unteransprüche.
  • Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist – gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung – das erfindungsgemäße Katalysatorsystem bzw. der erfindungsgemäße geträgerte Katalysator, wobei das Katalysatorsystem bzw. der Katalysator mindestens eine katalytisch aktive Komponente aufweist und wobei als Katalysatorträger eine kugelförmige Aktivkohle eingesetzt ist, bei welcher das Aufbringen der katalytisch aktiven Komponente in oxidierter Form der Aktivkohle erfolgt ist, gemäß den diesbezüglich unabhängigen, das Katalysatorsystem nach der Erfindung betreffenden Patentansprüchen. Weitere, insbesondere vorteilhafte Ausgestaltungen des Katalysatorsystems nach der Erfindung sind Gegenstand der diesbezüglichen Unteransprüche.
  • Darüber hinaus sind weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung – gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung – die erfindungsgemäßen Schutzmaterialien, insbesondere für den zivilen oder militärischen Bereich, insbesondere Schutzbekleidung, gemäß dem diesbezüglichen unabhängigen Anspruch.
  • Darüber hinaus sind weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung – gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung – Filter und Filtermaterialien, insbesondere zur Entfernung von Schad-, Geruchs- und Giftstoffen aller Art, gemäß dem betreffenden unabhängigen Anspruch. Weitere, insbesondere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Filter und Filtermaterialien sind Gegenstand der diesbezüglichen Unteransprüche.
  • Es versteht sich von selbst, dass bei der nachfolgenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung solche Ausgestaltungen, Ausführungsformen, Vorteile, Beispiele oder dergleichen, welche nachfolgend – zu Zwecken der Vermeidung unnötiger Wiederholungen – nur zu einem einzelnen Erfindungsaspekt ausgeführt werden, selbstverständlich auch in Bezug auf die übrigen Erfindungsaspekte entsprechend gelten, ohne dass es einer ausdrücklichen Erwähnung bedarf.
  • Weiterhin versteht es sich von selbst, dass bei nachfolgenden Angaben von Werten, Zahlen und Bereichen die diesbezüglichen Werte-, Zahlen- und Bereichsangaben nicht beschränkend zu verstehen sind; es versteht sich für den Fachmann von selbst, dass einzelfallbedingt ohne anwendungsbezogen von den angegebenen Bereichen bzw. Angaben abgewichen werden kann, ohne dass der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen ist.
  • Zudem gilt, dass sämtliche im Folgenden genannten Werte- bzw. Parameterangaben oder dergleichen grundsätzlich mit genormten bzw. standardisierten oder explizit angegebenen Bestimmungsverfahren oder aber anderenfalls mit dem Fachmann auf diesem Gebiet an sich geläufigen Bestimmungs- bzw. Meßmethoden ermittelt bzw. bestimmt werden können.
  • Im Übrigen gilt, dass bei sämtlichen nachstehend aufgeführten relativen bzw. prozentualen, insbesondere gewichtsbezogenen Mengenangaben zu beachten ist, dass diese Angaben im Rahmen der vorliegenden Erfindung vom Fachmann derart auszuwählen bzw. zu kombinieren sind, dass in der Summe – gegebenenfalls unter Einbeziehung weiterer Komponenten bzw. Inhaltsstoffe, insbesondere wie nachfolgend definiert – stets 100 % bzw. 100 Gew.-% resultieren. Dies versteht sich für den Fachmann aber von selbst.
  • Dies vorausgeschickt, wird im Folgenden die vorliegende Erfindung näher beschrieben.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft die vorliegende Erfindung ein Katalysatorsystem, insbesondere einen geträgerten Katalysator, wobei das Katalysatorsystem mindestens eine auf einem Katalysatorträger aufgebrachte katalytisch aktive Komponente, insbesondere mindestens eine an einem Katalysatorträger fixierte katalytisch aktive Komponente, aufweist, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall umfasst und/oder hieraus besteht, wobei das Katalysatorsystem erhältlich ist durch ein Verfahren,
    wobei zunächst eine als Katalysatorträger eingesetzte kugelförmige Aktivkohle einer Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, unterzogen wird und
    wobei nachfolgend die auf diese Weise erhaltene oxidierte, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierte Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüstet und/oder beladen und/oder beschichtet und/oder imprägniert wird, insbesondere durch Aufbringen und/oder Inkontaktbringen, vorzugsweise Fixierung, der katalytisch aktiven Komponente auf dem Katalysatorträger,
    gegebenenfalls gefolgt von einer Reduktion des auf diese Weise erhaltenen Katalysatorsystems.
  • Wie zuvor angeführt, besteht eine grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung somit darin, eine sehr spezielle Aktivkohle als Trägermaterial zur Aufnahme bzw. zur Ausrüstung mit einer katalytisch aktiven Komponente einzusetzen, wobei die erfindungsgemäß eingesetzte Aktivkohle zum einen in Kugelform eingesetzt und zum anderen in gezielter Weise vor Ausrüstung mit der katalytisch aktiven Komponente einer Oxidationsbehandlung bzw. einer Oberflächenoxidation unterzogen wird.
  • Durch den gezielten Einsatz einer kugelförmigen Aktivkohle, d. h. einer Aktivkohle mit sehr spezieller bzw. definierter Formgebung, werden auch die Anwendungseigenschaften der erfindungsgemäß bereitgestellten Aktivkohle in überraschender Weise signifikant verbessert, und zwar sowohl im Hinblick auf den Einsatz des erfindungsgemäß bereitgestellten Katalysatorsystems in diskontinuierlichen sowie kontinuierlichen katalytischen Anwendungen. Denn durch die spezielle Formgebung auf Basis diskreter Kugeln wird zum einen in Bezug auf diskontinuierliche Anwendungen eine verbesserte Schüttungsporosität erreicht, was sowohl eine Schlammbildung im Reaktionssystem verhindert als auch die Abtrennung bzw. Rückgewinnung des Katalysators aus dem Reaktionssystem signifikant verbessert. Zum anderen führen die verbesserten Schüttungseigenschaften des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems zu geringeren Druckverlusten bei gleichzeitig hoher Zugänglichkeit des Katalysatorsystems für umzusetzende Edukte bzw. Reaktanden, so dass unter Einsatz des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems auch hohe Durchströmungsgeschwindigkeiten in Bezug auf ein die umzusetzenden Edukte bzw. Reaktanden aufweisendes Medium realisiert werden können.
  • Wie nachfolgend noch angeführt, können durch eine gezielte Einstellung der Partikelgrößen bzw. -durchmesser der zugrundeliegenden kugelförmigen Aktivkohle insgesamt maßgeschneiderte katalytische Systeme mit jeweils optimierten Anwendungseigenschaften, insbesondere im Hinblick auf die Rückgewinnung des Katalysatorsystems bzw. des Durchströmungsverhaltens bzw. des Druckverlustes bereitgestellt werden, wobei gleichzeitig die katalytische Aktivität des Katalysatorsystems nach der Erfindung weiterführend verbessert ist. Insbesondere kann durch Vorgabe der Partikelgröße der Druckverlust bzw. die Durchströmungsgeschwindigkeit eingestellt bzw. verändert werden, so dass auch vor dem jeweiligen Einsatz- bzw. Anwendungshintergrund optimierte Systeme bereitgestellt werden können.
  • Erfindungsgemäß wird somit eine kugelförmige Aktivkohle bzw. eine Kugelkohle eingesetzt. Kugelförmige Aktivkohle hat gegenüber anderen Formen von Aktivkohle, wie Pulver-, Splitter-, Korn- und Formkohle oder dergleichen, eine Reihe weiterer Vorteile: So ist kugelförmige Aktivkohle in hohem Maße rieselfähig, abriebfest bzw. staubfrei und hart.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden in zweckgerichteter Weise für den eingesetzten Katalysatorträger äußerst abriebfeste bzw. mechanisch stabile kugelförmige Aktivkohlen eingesetzt, wie sie insbesondere durch die nachfolgend noch definierten speziellen Aktivkohlen auf Basis organischer Polymere, insbesondere auf Basis sulfonierter organischer Polymere, bereitgestellt werden. Dabei ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung völlig überraschend, dass ein gegebenenfalls in der Aktivkohle vorhandener Schwefelanteil, welcher beispielsweise bis zu 0,1 Gew.-%, bezogen auf die Aktivkohle, betragen kann, der katalytischen Funktion des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems nicht abträglich ist bzw. zu keiner nachteiligen Beeinträchtigung der katalytischen Aktivität und insbesondere nicht zu einer sogenannten Katalysatorvergiftung führt.
  • Die Gewährleistung einer hohen Abriebfestigkeit bzw. einer hohen mechanischen Stabilität führt insbesondere dazu, dass das erfindungsgemäß eingesetzte Katalysatorsystem auch unter Eintrag bzw. Einwirkung von Strömungs- bzw. Scherkräften, Rührkräften oder dergleichen nicht verschleißt, so dass im Rahmen der Anwendung zumindest im Wesentlichen kein signifikanter Abrieb resultiert. Erfindungsgemäß wird somit ein sehr dauerhaftes und mechanisch beständiges Katalysatorsystem bereitgestellt, was zu minimierten Materialverlusten und geringen Verlusten an katalytischer Aktivität sowie im Allgemeinen zu einer vereinfachten Handhabung des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems führt.
  • Darüber hinaus ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung infolge der vor Ausrüstung mit der katalytisch aktiven Komponente durchgeführten Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation (d.h. Oxidation insbesondere der inneren Oberfläche), der eingesetzten Aktivkohle in überraschender Weise gelungen, eine hohe und gleichzeitig dauerhafte bzw. stabile Beladung der als Trägermaterial eingesetzten Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente zu gewährleisten, was zu einer deutlich erhöhten katalytischen Aktivität bei gleichzeitig verbesserter Beständigkeit des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems führt, insbesondere da auch eine Auswaschung bzw. Ablösung der katalytisch aktiven Komponente aus dem Trägermaterial im Anwendungsfall verringert bzw. vermieden wird. Ohne sich auf diese Theorie festlegen zu wollen, führt die gezielte Oxidation bzw. Oberflächenoxidation der Aktivkohle zur Ausbildung spezieller sauerstoffhaltiger funktioneller Gruppen auf der erfindungsgemäß eingesetzten Aktivkohle bzw. in deren Porensystem, und zwar sowohl im Bereich der Mikro-, Meso- als auch der Makroporen, wobei hierdurch die Affinität der Aktivkohle zu der erfindungsgemäß eingesetzten katalytisch aktiven Komponente erhöht wird. Infolge der erfindungsgemäß vor Ausrüstung mit der katalytisch aktiven Komponente durchgeführten Oxidations- bzw. Oberflächenoxidationsbehandlung der Aktivkohle wird dabei eine weniger hydrophobe bzw. ein hydrophile Oberfläche der Aktivkohle bzw. werden spezielle funktionelle Gruppen auf der Oberfläche der Aktivkohle bzw. in dem Porensystem der Aktivkohle generiert bzw. bereitgestellt, was die Einlagerung der katalytisch aktiven Komponente in völlig überraschender Weise signifikant verbessert.
  • In diesem Zusammenhang ist es gleichermaßen völlig überraschend, dass das erfindungsgemäße Katalysatorsystem auf Basis der kugelförmigen Aktivkohle mit definierter Teilchenform bzw. Teilchengröße, welche vor Beladung mit der katalytisch aktiven Komponente einer Oxidation unterworfen wird, auch im Vergleich zu pulverförmigen Aktivkohlen eine signifikant verbesserte katalytische Aktivität aufweist. In diesem Zusammenhang ist es völlig überraschend, dass in Bezug auf das erfindungsgemäße Katalysatorsystem keine signifikanten Einschränkungen bzw. Limitierungen hinsichtlich des Stofftransports, insbesondere in Bezug auf die zugrundeliegenden Edukte bzw. Reaktanden, in dem Porensystem der Aktivkohle vorliegen, was insbesondere auch auf die definierte Porenstruktur, wie nachfolgend angeführt, der erfindungsgemäß eingesetzten Aktivkohlen zurückzuführen ist. In diesem Zusammenhang hat es sich erfindungsgemäß als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn eine mikro- und mesoporöse Aktivkohle, insbesondere eine mesoporöse Aktivkohle, als Katalysatorträger für das erfindungsgemäße Katalysatorsystem eingesetzt wird.
  • Insbesondere ist es völlig überraschend, dass das erfindungsgemäß bereitgestellte Katalysatorsystem auch bei insbesondere im Vergleich zu Pulverkohle relativ großen Teilchen- bzw. Partikelgrößen eine hohe katalytische Aktivität aufweist. In diesem Zusammenhang ist es durch das Zusammenwirken der erfindungsgemäßen Maßnahmen – ohne sich auf diese Theorie beschränken zu wollen – gelungen, zum einen eine besonders gleichmäßige und hohe Beladung der Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente zu ermöglichen und zum anderen der katalytischen Aktivität abträgliche Stofftransport- bzw. Diffusionslimitierungen in dem Katalysatorsystem zu verringern.
  • Im Rahmen der erfindungsgemäßen Konzeption wird insbesondere aufgrund der speziellen Abstimmung des Trägersystems einerseits und der katalytisch aktiven Komponente andererseits eine Verstopfung des der Aktivkohle zugrundeliegenden Porensystems durch die katalytisch aktive Komponente – beispielsweise durch eine übermäßige Kristallgröße im Rahmen der Auskristallisation von Metallsalzen – zumindest im Wesentlichen verhindert, was die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäß bereitgestellten Katalysatorsystems noch weiter verbessert.
  • Erfindungsgemäß ist es somit erstmalig gelungen, auf Basis des erfindungsgemäß durchgeführten Verfahrens ein sehr spezielles Katalysatorsystem mit einer sehr speziellen Aktivkohle als Trägermaterial, welche in gezielter Weise mit mindestens einer katalytisch aktiven Komponente ausgerüstet wird, bereitzustellen, wobei das Katalysatorsystem gegenüber Systemen des Standes der Technik über signifikante Vorteile und verbesserte Eigenschaften verfügt und sich auch von daher in hervorragender Weise zur Verwendung in der chemischen Katalyse, und zwar sowohl in Bezug auf diskontinuierliche als auch kontinuierliche katalytische Anwendungen, eignet. Das durch das erfindungsgemäß durchgeführte Verfahren bereitgestellte Katalysatorsystem weist sowohl verbesserte mechanische als auch verbesserte katalytische Eigenschaften auf, einhergehend mit Prozesszeitverkürzungen und hoher Rückgewinnungsrate bei verringertem Zeitaufwand und hervorragender Rezyklierung des zugrundeliegenden Katalysators bzw. der katalytisch aktiven Komponente. Zudem weist das erfindungsgemäße Katalysatorsystem, wie zuvor ausgeführt, verbesserte Durchströmungseigenschaften bei geringem Druckverlust insbesondere beim Einsatz bzw. bei der Verwendung in Form von (losen) Schüttungen auf.
  • Darüber hinaus eignet sich das erfindungsgemäße Katalysatorsystem, welches auf Basis des erfindungsgemäß durchgeführten Verfahrens bereitgestellt wird, auch zur Verwendung in bzw. als Filter bzw. Filtermaterialien, insbesondere zur Unschädlichmachung von Schad- bzw. Giftstoffe oder dergleichen.
  • Das auf Basis des erfindungsgemäß durchgeführten Verfahrens bereitgestellte Katalysatorsystem vereint somit hervorragende mechanische Eigenschaften einerseits mit hervorragenden katalytischen Eigenschaften anderseits.
  • Auf Basis des erfindungsgemäß durchgeführten Verfahrens wird im Ergebnis eine effektive Ausrüstung der als Trägermaterial eingesetzten Aktivkohle mit mindestens einer katalytisch aktiven Komponente zum Erhalt des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems erreicht. Insbesondere wird durch die zweckgerichtete Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der eingesetzten Aktivkohle die Ausrüstung mit der katalytisch aktiven Komponente signifikant verbessert, und zwar sowohl im Hinblick auf die Beladungsmenge sowie die Beständigkeit bzw. Dauerhaftigkeit der katalytischen Ausrüstung.
  • Der Begriff "Katalysatorsystem", wie er erfindungsgemäß verwendet und synonym auch als geträgerter Katalysator bezeichnet wird, ist erfindungsgemäß sehr breit zu verstehen und bezieht sich insbesondere auf eine funktionelle Einheit auf Basis einer katalytisch aktiven Komponente einerseits und eines Trägermaterials andererseits, wobei die zugrundeliegenden katalytischen Eigenschaften maßgeblich auf die katalytisch aktive Komponente zurückgeführt werden können, welche hierzu mindestens ein Metall umfasst bzw. hieraus besteht. In diesem Zusammenhang ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die eingesetzte kugelförmige Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente versehen wird, insbesondere in Form einer Ausrüstung bzw. Beladung bzw. Beschichtung bzw. Imprägnierung, insbesondere auf Basis einer Fixierung der katalytisch aktiven Komponente auf dem zugrundeliegenden Katalysatorträger, zum Erhalt des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems.
  • Weiterhin beziehen sich die Begriffe "Ausrüstung" bzw. "Beladung" bzw. "Beschichtung" bzw. "Imprägnierung", wie sie erfindungsgemäß verwendet werden, insbesondere auf eine solche Ausrüstung der erfindungsgemäß als Trägermaterial eingesetzten Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente, wonach die äußere und/oder die innere Oberflächenstruktur der eingesetzten Aktivkohle mitsamt den diesbezüglichen Poren, insbesondere Mikro-, Meso- und/oder Makroporen, zumindest teilweise und/oder abschnittsweise mit der katalytisch aktiven Komponente in Kontakt stehen bzw. hiermit versehen bzw. ausgerüstet sind. Dabei bildet die katalytisch aktive Komponente – ohne sich auf diese Theorie beschränken zu wollen – auf der Aktivkohleoberfläche sozusagen eine katalytische Struktur bzw. chemisorptive Eigenschaften aus, welche die physisorptiven Eigenschaften der Aktivkohle zu ergänzen imstande sind, so dass das auf Basis des erfindungsgemäß durchgeführten Verfahrens bereitgestellte Katalysatorsystem grundsätzlich sowohl chemisorptive als auch physisorptive Eigenschaften in ein- und demselben Material vereint. Dabei liegt die katalytisch aktive Komponente in bzw. auf der Aktivkohle insbesondere in partikulärer bzw. kristallförmiger Form vor.
  • Was weiterhin den Begriff "kugelförmig", synonym auch als "sphärisch" bezeichnet, wie er für die erfindungsgemäß als Trägermaterial eingesetzte Aktivkohle verwendet wird, anbelangt, so ist dieser Begriff sehr breit zu verstehen und betrifft insbesondere eine zumindest im Wesentlichen ideale kugelförmige bzw. sphärische Form der Aktivkohle, aber auch solche Formgebungen bzw. körperliche Ausgestaltungen der eingesetzten Aktivkohle, welche von der Kugelform abweichen, wie eine Ausbildung der Aktivkohle in Form eines (Rotations-)Ellipsoids oder dergleichen. Zudem umfasst der Begriff "kugelförmig" auch solche kugelförmige bzw. ellipsoidartige Formen der Aktivkohle, bei welchen die Aktivkohle Aus- bzw. Einbuchtungen, Dellen, Vertiefungen, Risse oder dergleichen aufweisen kann. Erfindungsgemäß wird somit maßgeblich auf den Einsatz einer kugelförmigen Aktivkohle bzw. einer Kugelkohle bzw. einer sphärischen Aktivkohle abgestellt.
  • Gleichermaßen betrifft die vorliegende Erfindung gemäß diesem erfindungsgemäßen Aspekt auch ein Katalysatorsystem, insbesondere einen geträgerten Katalysator, wobei das Katalysatorsystem mindestens eine auf einem Katalysatorträger aufgebrachte katalytisch aktive Komponente, insbesondere mindestens eine an einem Katalysatorträger fixierte katalytisch aktive Komponente, aufweist, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall umfasst und/oder hieraus besteht,
    wobei das Katalysatorsystem erhältlich ist durch ein Verfahren, insbesondere wie zuvor definiert,
    wobei das Verfahren die folgenden Schritte in der nachstehend spezifizierten Abfolge (a) bis (d) umfasst:
    • (a) Herstellung und/oder Bereitstellung einer als Katalysatorträger eingesetzten kugelförmigen Aktivkohle;
    • (b) Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der kugelförmigen Aktivkohle;
    • (c) Ausrüstung und/oder Beladung und/oder Beschichtung und/oder Imprägnierung der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente insbesondere zum Erhalt des Katalysatorsystems, insbesondere durch Aufbringen und/oder Inkontaktbringen, vorzugsweise Fixierung, der katalytisch aktiven Komponente auf dem Katalysatorträger, und
    • (d) gegebenenfalls Reduktion des in Verfahrensschritt (c) erhaltenen Katalysatorsystems, insbesondere der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle.
  • Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung gemäß diesem Aspekt auch ein Katalysatorsystem, insbesondere einen geträgerten Katalysator, wobei das Katalysatorsystem mindestens eine auf einem Katalysatorträger aufgebrachte katalytisch aktive Komponente, insbesondere mindestens eine an einem Katalysatorträger fixierte katalytisch aktive Komponente, aufweist, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall umfasst und/oder hieraus besteht, wobei das Katalysatorsystem erhältlich ist durch ein Verfahren, insbesondere wie zuvor definiert, wobei zunächst eine als Katalysatorträger eingesetzte kugelförmige Aktivkohle einer Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, unterzogen wird, wobei die auf diese Weise erhaltene Aktivkohle, vorzugsweise in Form einer Vielzahl kugelförmiger Aktivkohlepartikel, mit einer gegebenenfalls gelösten und/oder dispergierten katalytisch aktiven Komponente in Kontakt gebracht wird, insbesondere benetzt und/oder beladen und/oder bedeckt wird, insbesondere wobei nachfolgend gegebenenfalls zur Lösung und/oder Dispersion eingesetztes Löse- und/oder Dispergiermittel und/oder gegebenenfalls eine nicht von der Aktivkohle aufgenommene und/oder überschüssige Menge an katalytisch aktiver Komponente entfernt und/oder abgetrennt wird.
  • Mit anderen Worten zielt die vorliegende Erfindung somit insbesondere darauf ab, die erfindunsgemäß eingesetzte Aktivkohle vor Beladung bzw. Ausrüstung mit der katalytisch aktiven Komponente zu oxidieren bzw. einer Oxidationsbehandlung zu unterziehen, insbesondere um auf diese Weise die Affinität gegenüber der katalytisch aktiven Komponente zu erhöhen, was mit einer verbesserten Beladung bzw. Ausrüstung des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems mit der katalytisch aktiven Komponente einhergeht, insbesondere im Hinblick sowohl auf die Beladungsmenge als auch auf die Dauerhaftigkeit bzw. (Elutions-)Stabilität der Beladung.
  • Was das erfindungsgemäß durchgeführte Verfahren weiterhin anbelangt, so ist es erfindungsgemäß von Vorteil, wenn die insbesondere in Schritt (a) bereit- bzw. hergestellte Aktivkohle durch Carbonisierung und nachfolgende Aktivierung eines Ausgangsmaterials auf Basis organischer Polymere erhalten wird, gefolgt von einer Oxidation(sbehandlung) insbesondere in Verfahrensschritt (b), wobei die Oxidation(sbehandlung) vor dem insbesondere in Verfahrensschritt (c) vorgesehenen Aufbringen, insbesondere Fixieren, der katalytisch aktiven Komponente durchgeführt wird. Gegebenenfalls kann eine Reduktion(sbehandlung) folgen, insbesondere in Verfahrensschritt (d), wobei die Reduktion(sbehandlung) nach dem Aufbringen, insbesondere Fixieren, der katalytisch aktiven Komponente, insbesondere nach bzw. im Anschluss an Verfahrensschritt (c) durchgeführt werden kann.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat es sich von besonderem Vorteil erwiesen, wenn erfindungsgemäß eine Aktivkohle auf Basis eines sehr speziellen Ausgangsmaterials eingesetzt wird: So kann es gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die insbesondere in Schritt (a) bereit- bzw. hergestellte Aktivkohle aus einem Ausgangsmaterial auf Basis organischer Polymere, insbesondere auf Basis sulfonierter organischer Polymere, vorzugsweise auf Basis von divinylbenzolvernetztem Polystyrol, bevorzugt auf Basis von Styrol/Divinylbenzol-Copolymeren, erhalten wird, insbesondere durch Carbonisierung und nachfolgende Aktivierung des Ausgangsmaterials.
  • Denn eine Aktivkohle, die auf Basis der zuvor angeführten Ausgangsmaterialien gewonnen wird, weist einerseits eine hohe mechanische Abriebfestigkeit bzw. einen hohen Berstdruck und andererseits eine definierte Formgebung im Hinblick auf eine kugelförmige Ausbildung der Aktivkohle sowie darüber hinaus auch eine definierte Porenstruktur bzw. Porosität auf, wobei sich die angeführten Parameter, insbesondere die Porosität, der Aktivkohle auch durch die gewählten Herstellungsbedingungen gewissermaßen maßschneidern lassen, insbesondere auch im Hinblick auf die Porenverteilung in Bezug auf Mikro-, Meso- und Makroporen.
  • Die in erfindungsgemäß besonders bevorzugter Weise eingesetzte Aktivkohle auf Basis organischer Polymere, wie zuvor definiert, ist dabei im besonderen Maße rieselfähig, abriebfest sowie staubfrei und hart, was zu einer signifikanten Verbesserung der diesbezüglichen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems führt. Zudem gewährleistet eine derartige Aktivkohle eine gute Beladung mit der katalytisch aktiven Komponente und ermöglicht im Rahmen ihrer Anwendung ein optimales Eindringverhalten der umzusetzenden Edukte bzw. Reaktanden in das Porensystem.
  • Was die erfindungsgemäß in besonders bevorzugter eingesetzte Aktivkohle, welche durch Carbonisierung und nachfolgende Aktivierung eines Ausgangsmaterials auf Basis organischer Polymere erhalten wird, anbelangt, so kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der Gehalt an Divinylbenzol in dem Ausgangsmaterial im Bereich von 1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, insbesondere 1 Gew.-% bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 1,5 Gew.-% bis 12,5 Gew.-%, bevorzugt 2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Ausgangsmaterial, liegt.
  • In diesem Zusammenhang kann das Ausgangsmaterial vom Geltyp oder vom makroporösen Typ, insbesondere vom Geltyp, sein.
  • Insbesondere kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass als Katalysatorträger eine polymerbasierte sphärische Aktivkohle (PBSAC) eingesetzt wird bzw. dass die Aktivkohle eine polymerbasierte sphärische Aktivkohle (PBSAC) ist.
  • Die eingesetzte Aktivkohle kann dabei grundsätzlich nach bekannten Verfahren des Standes der Technik erhalten werden: Insbesondere werden zu diesem Zweck kugelförmige sulfonierte organische Polymere, insbesondere auf Basis von divinylbenzolvernetztem Polystyrol, carbonisiert und anschließend zu der betreffenden Aktivkohle aktiviert, insbesondere wie zuvor angeführt. Für weitergehende diesbezügliche Einzelheiten kann beispielsweise auf die Druckschriften DE 43 28 219 A1 , DE 43 04 026 A1 , DE 196 00 237 A1 sowie EP 1 918 022 A1 bzw. auf die parallele, zu derselben Patentfamilie gehörende US 7,737,038 B2 verwiesen werden, deren jeweiliger Inhalt hiermit durch Bezugnahme vollumfänglich eingeschlossen ist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommende Aktivkohlen sind im Allgemeinen kommerziell erhältlich bzw. handelsüblich. Insbesondere können Aktivkohlen zum Einsatz kommen, welche beispielsweise von der Blücher GmbH, Erkrath, Deutschland, oder von der AdsorTech GmbH, Premnitz, Deutschland, vertrieben werden.
  • Erfindungsgemäß kann die Aktivkohle eine fraktale Dimension der offenen Porosität im Bereich von 2,6 bis 2,99 insbesondere 2,7 bis 2,95, vorzugsweise 2,8 bis 2,95, aufweisen. Insbesondere kann die Aktivkohle eine fraktale Dimension der offenen Porosität von mindestens 2,7, insbesondere mindestens 2,8, vorzugsweise mindestens 2,85, bevorzugt mindestens 2,9, aufweisen. Die fraktale Dimension der offenen Porosität stellt dabei ein Maß für die Mikrorauigkeit der inneren Oberfläche der Aktivkohle dar. Für weitergehende diesbezügliche Einzelheiten insbesondere auch zur Bestimmung der fraktalen Dimension der erfindungsgemäß eingesetzten Aktivkohlen kann auf die Druckschriften DE 102 54 241 A1 , WO 2004/046033 A1 , EP 1 562 855 B1 sowie auf die zu derselben Patentfamilie gehörende US 2006/148645 A1 verwiesen werden, insbesondere auf das in den jeweiligen Druckschriften angeführte Ausführungsbeispiel 4. Der jeweilige Inhalt der angeführten Druckschriften ist hiermit durch Bezugnahme vollumfänglich eingeschlossen. Die vorgenannten fraktalen Dimensionen führen zu weiter verbesserten katalytischen Eigenschaften des mit dem erfindungsgemäß durchgeführten Verfahren hergestellten Katalysatorsystems.
  • Was das im Rahmen der insbesondere in Verfahrensschritt (b) durchgeführten Oxidation eingesetzte Oxidationsmittel anbelangt, so können hierzu im Allgemeinen erfindungsgemäß eine Vielzahl an Reagenzien bzw. Verbindungen eingesetzt werden. Grundsätzlich erfolgt dabei der Oxidationsvorgang, wie nachfolgend geschildert, für einen definierten Zeitraum, gegebenenfalls unter Wärme- bzw. Temperatureinfluss.
  • Was die insbesondere in Verfahrensschritt (b) durchgeführte Oxidation der Aktivkohle im Speziellen anbelangt, so kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle unter Verwendung mindestens eines Oxidationsmittels durchgeführt wird. In diesem Zusammenhang sollte das Oxidationsmittel ausgewählt sein aus der Gruppe von Sauerstoff, Ozon, anorganischen oder organischen Oxiden und Peroxiden sowie anorganischen oder organischen Säuren und Persäuren und deren Kombinationen, bevorzugt aus der Gruppe von Sauerstoff, Wasserstoffperoxid (H2O2), Salpetersäure (HNO3), Stickoxiden (wie NO und/oder NO2) und Schwefelsäure (H2SO4) sowie deren Kombinationen.
  • Was den Begriff "Oberflächenoxidation", wie er erfindungsgemäß verwendet wird, anbelangt, so ist hierunter insbesondere eine Oxidation solcher Oberflächen der als Ausgangsmaterial eingesetzten Aktivkohle zu verstehen, welche in Kontakt mit der insbesondere das Oxidationsmittel enthaltenden Umgebung stehen bzw. welche sozusagen von außen für das erfindungsgemäß eingesetzte Oxidationsmittel zugänglich sind. Hierbei handelt es sich insbesondere auch um das Porensystem der Aktivkohle in Form von Makro-, Meso- und Mikroporen.
  • Ohne sich auf diese Theorie beschränken bzw. festlegen zu wollen, resultiert auf Basis der erfindungsgemäß durchgeführten Verfahrensführung mit der durchgeführten (Oberflächen-)Oxidation gewissermaßen eine oxidierte Schicht insbesondere an der (Poren-)Oberfläche der Aktivkohle, welche im Allgemeinen über die nachfolgend noch angeführten sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen verfügt. Die sich der Oberflächenoxidation anschließende Ausrüstung mit der katalytisch aktiven Komponente erfolgt dann – gleichermaßen ohne sich auf diese Theorie beschränken bzw. festlegen zu wollen – insbesondere im Bereich der oxidierten (Grenz-)Schicht, wobei die sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppe die Affinität und insbesondere auch die Wechselwirkung mit der katalytisch aktiven Komponente erhöhen bzw. gewissermaßen als Bindungs- bzw. Ankerstellen für die erfindungsgemäß eingesetzte katalytisch aktive Komponente fungieren.
  • Durch die sich der Oxidation anschließende Ausrüstung der Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente wird im Rahmen des durchgeführten Verfahrens somit das erfindungsgemäße Katalysatorsystem als solches mit katalytischen bzw. reaktiven Oberflächen bereitgestellt.
  • Erfindungsgemäß kann die insbesondere in Verfahrensschritt (b) durchgeführte Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle unter Erwärmen erfolgen, in diesem Zusammenhang kann die Oberflächenoxidation bei solchen Temperaturen erfolgen, dass eine Reaktion des Oxidationsmittels mit der Aktivkohle unter Ausbildung von sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen an der Oberfläche der Aktivkohle erfolgt. Beispielsweise kann die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle im Temperaturbereich von –20 °C bis 1.000 °C, insbesondere 0 °C bis 700 °C, vorzugsweise 10 °C bis 600 °C, bevorzugt 20 °C bis 500 °C, besonders bevorzugt 250 °C bis 500 °C, durchgeführt werden. Dabei kann die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle für eine Zeitdauer von bis zu 48 h, insbesondere bis zu 24 h, bevorzugt bis zu 12 h, erfolgen. Weiterhin kann die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle für eine Zeitdauer im Bereich von 1 Minute bis 600 Minuten, insbesondere 5 Minuten bis 500 Minuten, bevorzugt 10 Minuten bis 400 Minuten, durchgeführt werden. Die Auswahl der Temperatur sowie der der Oxidation zugrundeliegenden Zeiträume kann dabei insbesondere vor dem Hintergrund des eingesetzten Oxidationsmittels bzw. des gewünschten Oxidationsgrades erfolgen.
  • Insbesondere kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die insbesondere in Verfahrensschritt (b) durchgeführte Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle unter Verwendung mindestens eines Oxidationsmittels durchgeführt wird, wobei das Oxidationsmittel ausgewählt wird aus der Gruppe von anorganischen oder organischen Oxiden und Peroxiden sowie anorganischen oder organischen Säuren und Persäuren und deren Kombinationen, bevorzugt aus der Gruppe von Wasserstoffperoxid (H2O2), Salpetersäure (HNO3), Stickoxiden (wie NO und/oder NO2) und Schwefelsäure (H2SO4). Hierbei sollte die Oberflächenoxidation im Temperaturbereich von -20 °C bis 500 °C, insbesondere –15 °C bis 400 °C, vorzugsweise –10 °C bis 350 °C, bevorzugt –5 °C bis 300 °C, besonders bevorzugt 0 °C bis 250 °C, ganz besonders bevorzugt 0 °C bis 120 °C, durchgeführt werden.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann es erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle unter Verwendung mindestens eines Oxidationsmittels durchgeführt wird, wobei das Oxidationsmittel ausgewählt wird aus der Gruppe von Sauerstoff und Ozon, vorzugsweise Sauerstoff. Diesbezüglich sollte die Oberflächenoxidation im Temperaturbereich von 100 °C bis 1.000 °C, insbesondere 150 °C bis 900 °C, vorzugsweise 200 °C bis 750 °C, bevorzugt 225 °C bis 600 °C, besonders bevorzugt 250 °C bis 500 °C, ganz besonders bevorzugt 250 °C bis 450 °C, durchgeführt werden.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird insbesondere bei der Verwendung von Sauerstoff, welcher der zu oxidierenden Aktivkohle insbesondere in Form von atmosphärischer Luft zugeführt werden kann, auch von einer sogenannten thermischen Oxidation gesprochen, da diese im Allgemeinen unter Erwärmung stattfindet, wohingegen bei Verwendung von Oxidationsmitteln in Form von Wasserstoffperoxid, Salpetersäure bzw. Schwefelsäure im Allgemeinen auch von einer chemischen Oxidation gesprochen werden kann, da in diesem Fall in Abhängigkeit von dem eingesetzten Reagenz mitunter keine zusätzliche Erwärmung erforderlich ist, obwohl diese im Allgemeinen auch hier durchgeführt werden kann. Insbesondere können die zuvor genannten Oxidationsmittel in gasförmiger und/oder in flüssiger Form, insbesondere in Form von vorzugsweise wässrigen Lösungen bzw. Dispersionen eingesetzt werden, was dem Fachmann als solches grundsätzlich bekannt ist.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es dabei insbesondere vorgesehen, dass die insbesondere in Verfahrensschritt (b) durchgeführte Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle unter Ausbildung einer hydrophilen Oberfläche der Aktivkohle durchgeführt wird. Insbesondere kann die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle unter Ausbildung von sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen an der Oberfläche der Aktivkohle durchgeführt werden. Insbesondere kann die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle zu einer Ausbildung von sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen insbesondere an der Oberfläche der Aktivkohle führen. In diesem Zusammenhang können die sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen ausgewählt werden aus sauren und basischen sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen sowie deren Kombinationen, insbesondere sauren und basischen Oberflächenoxiden. Insbesondere können die sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen ausgewählt werden aus Hydroxyl-, Carboxyl-, Carbonyl-, Anhydrid-, Lacton-, Chinon-, Pyron-, Chromen- und Ethergruppen sowie deren Kombinationen.
  • Erfindungsgemäß kann die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle durchgeführt werden derart, dass die auf diese Weise erhaltene oxidierte, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierte Aktivkohle einen Gehalt an sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen, berechnet und/oder ausgedrückt als Gehalt an flüchtigen Bestandteilen ("fB") und bezogen auf das Trockengewicht der oxidierten Aktivkohle, von mindestens 1 Gew.-%, insbesondere mindestens 2 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 3 Gew.-%, bevorzugt mindestens 4 Gew.-%, und/oder im Bereich von 1 Gew.-% bis 30 Gew.-%, insbesondere 1,5 Gew.-% bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 2 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bevorzugt 3 Gew.-% bis 15 Gew.-%, aufweist. In diesem Zusammenhang kann der Gehalt an sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen durch Temperatur und/oder Zeitdauer und/oder Art und/oder Konzentration an Oxidationsmittel eingestellt werden.
  • In diesem Zusammenhang kann im Rahmen der erfindungsgemäß durchgeführten Verfahrensführung eine Maßschneiderung des Oxidationsprozesses insbesondere im Hinblick auf die nachfolgende Ausrüstung mit der katalytisch aktiven Komponente erfolgen.
  • Im Rahmen der erfindungsgemäß durchgeführten Verfahrensführung wird somit der Sauerstoffgehalt der an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle im Vergleich zu der eingesetzten Ausgangsaktivkohle – welche im Allgemeinen einen Sauerstoffgehalt von weniger als 1 Gew.-%, ausgedrückt als Gehalt an flüchtigen Bestandteilen ("fB") und bezogen auf das Trockengewicht der Ausgangsaktivkohle aufweist – signifikant erhöht. Der angegebene Sauerstoffgehalt bezieht sich dabei insbesondere auf die oxidierte Aktivkohle vor Durchführung der erfindungsgemäß gegebenenfalls vorgesehenen Reduktion.
  • Der Gehalt an flüchtigen Bestandteilen ("fB") fungiert dabei im Allgemeinen als Maß für die Oxidation und bezieht sich insbesondere auf die durch die Oxidation gebildeten Oberflächenoxide. Insbesondere kann der Gehalt an flüchtigen Bestandteilen auf Basis der ISO 562:1981 bestimmt werden. Insbesondere kann der Gehalt an flüchtigen Bestandteilen "fB" an einer zuvor getrockneten, an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle bei einer entsprechenden Erwärmung für einen Zeitraum von 7 Minuten auf 900 °C unter inerten Bedingungen bestimmt werden.
  • Durch die zweckgerichtete Einstellung des Gehalts an sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen kann auch die Menge der nachfolgend insbesondere in Verfahrensschritt (c) eingesetzten katalytisch aktiven Komponente vorgegeben bzw. beeinflusst werden. In diesem Zusammenhang ist der Fachmann jederzeit in der Lage, die diesbezüglichen Eigenschaften auszuwählen und derart aufeinander abzustimmen, dass die gewünschte Beladung mit der katalytisch aktiven Komponente im Sinne der vorliegenden Erfindung resultiert.
  • Durch die Oxidationsbehandlung der Aktivkohle wird gleichermaßen der pH-Wert, insbesondere der Oberflächen-pH-Wert, der oxidierten Aktivkohle verändert bzw. eingestellt:
    So kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass durch die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der pH-Wert, insbesondere der Oberflächen-pH-Wert, der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle um einen Wert von mindestens 0,25, insbesondere mindestens 0,5, vorzugsweise mindestens 0,75, bevorzugt mindestens 1, besonders bevorzugt mindestens 1,5, bezogen auf die nicht oxidierte (Ausgangs-)Aktivkohle, verändert wird.
  • Insbesondere kann die Acidität der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle erhöht werden und/oder der pH-Wert, insbesondere der Oberflächen-pH-Wert, der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle verringert werden, insbesondere um einen Wert von mindestens 0,25, insbesondere mindestens 0,5, vorzugsweise mindestens 0,75, bevorzugt mindestens 1, besonders bevorzugt mindestens 1,5. Weiterhin kann auch die Basizität der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle erhöht und/oder der pH-Wert, insbesondere der Oberflächen-pH-Wert, der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle erhöht werden, insbesondere um einen Wert von mindestens 0,25, insbesondere mindestens 0,5, vorzugsweise mindestens 0,75, bevorzugt mindestens 1, besonders bevorzugt mindestens 1,5.
  • Die zuvor angegebenen pH-Werte beziehen sich dabei insbesondere auf die oxidierte Aktivkohle in ihrem Zustand vor gegebenenfalls durchgeführter Reduktion der Aktivkohle.
  • Darüber hinaus kann es im Anschluss an die insbesondere in Verfahrensschritt (b) durchgeführte Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, und insbesondere vor der Ausrüstung bzw. Beladung bzw. Beschichtung bzw. Imprägnierung mit der katalytisch aktiven Komponente vorgesehen sein, insbesondere vor Verfahrensschritt (c), dass eine Aufreinigung bzw. Trocknung der oxidierten Aktivkohle erfolgt. Hierzu kann die Aufreinigung mittels mindestens eines Waschvorgangs in einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, erfolgen. In diesem Zusammenhang kann die Trocknung unter reduziertem (Luft-)Druck durchgeführt werden. Insbesondere kann die Trocknung bei einem (Luft-)Druck im Bereich von 0,01 Pa bis 100 Pa, insbesondere 0,1 Pa bis 10 Pa, erfolgen.
  • Der Trocknungsschritt kann somit nach Durchführung von Schritt (b) und insbesondere vor Durchführung von Verfahrensschritt (c) durchgeführt werden.
  • Was die insbesondere in Verfahrensschritt (c) eingesetzte katalytisch aktive Komponente als solche anbelangt, so kann diese im Rahmen der vorliegenden Erfindung mindestens ein Metall, insbesondere in Form einer Metallverbindung, vorzugsweise in Form einer ionischen Metallverbindung, und/oder insbesondere in elementarer Form, aufweisen bzw. hieraus bestehen. Auf diese Weise wird eine besonders gute katalytische Aktivität bereitgestellt.
  • Insbesondere kann es hierzu im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall in einer positiven Oxidationsstufe bzw. -zahl, insbesondere mindestens ein Metallkation, aufweist. Hierbei kann die Oxidationsstufe bzw. -zahl des Metalls im Bereich von +I bis +VII, insbesondere im Bereich von +I bis +IV, vorzugsweise im Bereich von +I bis +III, liegen und besonders bevorzugt +I oder +II, sein. In Bezug auf einfache Ionen entspricht die Oxidationszahl der Ladungszahl, während bei mehrkernigen Ionen, insbesondere sogenannten Clustern, die Oxidationszahl von der Ladungszahl abweichen kann, was dem Fachmann als solches jedoch wohlbekannt ist.
  • Insbesondere kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall mit der Oxidationsstufe bzw. -zahl Null aufweist. In diesem Zusammenhang liegt das Metall somit insbesondere im elementaren Zustand bzw. in elementarer Form vor. Bei dem Metall handelt es sich hierbei insbesondere um ein Edelmetall, vorzugsweise Au, Ag, Pd, Pt, Ir, Rh und/oder Ru, bevorzugt Au, Ag, Pd und/oder Pt. Das Edelmetall kann erfindungsgemäß grundsätzlich auch in Form einer Verbindung, insbesondere in Form eines Salzes, eingesetzt werden, wobei insbesondere im Rahmen der erfindungsgemäß durchgeführten Reduktion eine entsprechende Überführung in die elementare Form bzw. in die Oxidationsstufe Null erfolgen kann (Katalysatoraktivierung).
  • Erfindungsgemäß kann die katalytisch aktive Komponente gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mindestens ein Metall aus den Haupt- oder Nebengruppen des Periodensystems der Elemente oder mindestens ein Lanthanid aufweisen. Gleichermaßen kann die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall, ausgewählt aus Elementen der Hauptgruppe IV oder der Nebengruppen I, II, III, IV, V, VI, VII und VIII des Periodensystems der Elemente, insbesondere aus Elementen der Hauptgruppe IV oder der Nebengruppen I und II des Periodensystems der Elemente, aufweisen.
  • Erfindungsgemäß ist es dabei bevorzugt, wenn die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe von Cu, Ag, Au, Zn, Hg, Sn, Ce, Ti, Zr, V, Nb, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Bi, Ru, Os, Co, Rh, Re, Ir, Ni, Pd und Pt, insbesondere Fe, Bi, V, Cu, Pb, Zn, Ag, Sn, Pd, Pt, Ru und Ni, vorzugsweise Fe, Bi, V, Cu, Pt, Ru und Pb, bevorzugt Pd, Pt und Ru, aufweist.
  • Im Allgemeinen sollte die katalytisch aktive Komponente mindestens eine vorzugsweise in einem insbesondere wässrigen und/oder wässrig-basierten Löse- und/oder Dispergiermittel lösbare bzw. dissoziierbare Metallverbindung, vorzugsweise auf Basis mindestens eines der zuvor definierten Metalle, aufweisen.
  • Insbesondere kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die katalytisch aktive Komponente mindestens eine anorganische oder organische Metallverbindung, vorzugsweise auf Basis mindestens eines zuvor definierten Metalls, insbesondere ein Metallsalz oder Metalloxid, vorzugsweise ein Metallsalz, aufweist.
  • Insbesondere sollte die katalytisch aktive Komponente mindestens ein organisches oder anorganisches Metallsalz aufweisen, vorzugsweise auf Basis mindestens eines zuvor definierten Metalls, wobei das Salz ausgewählt sein kann aus der Gruppe von Halogenidsalzen, Sulfaten, Sulfiden, Sulfiten, Nitraten, Nitriten, Phosphaten, Phosphiden, Phosphiten, Carbamaten, Alkoholaten und Carbonsäuresalzen, insbesondere Halogenidsalzen und Carbonsäuresalzen.
  • Insbesondere kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metallhalogenid, vorzugsweise auf Basis mindestens eines zuvor definierten Metalls, insbesondere ein Fluorid, Chlorid, Bromid oder Iodid, vorzugsweise Chlorid, und/oder mindestens ein Carbonsäuresalz eines Metalls, vorzugsweise auf Basis mindestens eines zuvor definierten Metalls, insbesondere Acetat, aufweist.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es zudem vorgesehen sein, dass die katalytisch aktive Komponente mindestens eine Metallverbindung, ausgewählt aus der Gruppe von Palladiumchlorid, Hexachloroplatinsäure, Rutheniumchlorid, Kupferchlorid, Eisenchlorid, Vanadiumchlorid und Bleichlorid, insbesondere Palladiumchlorid, Hexachloroplatinsäure und Rutheniumchloridaufweist, aufweist. Was die erfindungsgemäß durchgeführte Verfahrensführung insbesondere in Schritt (c) anbelangt, so ist es erfindungsgemäß von Vorteil, wenn die katalytisch aktive Komponente in Form einer insbesondere wässrigen bzw. insbesondere wässrig-basierten Lösung bzw. Dispersion eingesetzt wird, insbesondere zu Zwecken der Ausrüstung bzw. Beladung bzw. Beschichtung bzw. Imprägnierung der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle.
  • Hierdurch wird es erfindungsgemäß gewährleistet, dass die Ausrüstung des Trägermaterials auf Basis der eingesetzten Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente in Form der entsprechenden Lösung bzw. Dispersion durchgeführt werden kann, was zu einer besonders homogenen Ausrüstung der Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente führt. Insbesondere sollte anschließend, d.h. nach Inkontaktbringen der Aktivkohle mit der entsprechenden Lösung bzw. Dispersion der katalytisch aktiven Komponente, das Löse- bzw. Dispersionsmittel entfernt werden.
  • Der Begriff "Lösung" bzw. "Dispersion", wie er in diesem Zusammenhang im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist dabei insbesondere derart zu verstehen, dass bei den zugrundeliegenden Mengen bzw. Konzentrationen die katalytisch aktive Komponente zumindest im Wesentlichen vollständig in dem zugrundeliegenden Löse- bzw. Dispergiermittel gelöst bzw. dissoziiert bzw. dispergiert vorliegt. Beispielsweise kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu Zwecken der Ausrüstung bzw. Beladung der Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente vorgesehen sein, dass die erfindungsgemäß eingesetzte Aktivkohle mit bzw. in einer entsprechenden Lösung bzw. Dispersion der katalytisch aktiven Komponente eingetaucht bzw. getränkt wird. Auf diese Weise wird es erfindungsgemäß insbesondere gewährleistet, dass die zugrundeliegende Lösung bzw. Dispersion zumindest im Wesentlichen das gesamte Porensystem der Aktivkohle ausfüllt, was zu einer homogenen Beladung der Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente führt.
  • Das Inkontaktbringen der Aktivkohle mit der Lösung bzw. Dispersion der katalytisch aktiven Komponente zu Zwecken der Ausrüstung der Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente kann gleichermaßen und in nicht beschränkender Weise mittels Aufsprühen, insbesondere Sprühimprägnierung, Vakuumverfahren bzw. Vakuumdruck-Verfahren erfolgen. Die diesbezüglichen Verfahren sind dem Fachmann als solche wohl bekannt.
  • Erfindungsgemäß kann somit gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform derart verfahren werden, dass zu Zwecken der Ausrüstung der zugrundeliegenden Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente die Aktivkohle als solche mit einer Lösung bzw. Dispersion der katalytisch aktiven Komponente in Kontakt gebracht wird, insbesondere wie zuvor definiert. Die Ausrüstung bzw. Beladung bzw. Beschichtung bzw. Imprägnierung der zugrundeliegenden Aktivkohle wird anschließend insbesondere durch Entfernen der eingesetzten Löse- bzw. Dispergiermittel erreicht, wobei die katalytisch aktive Komponente dann insbesondere in partikulärer, vorzugsweise kristalliner Form in bzw. auf der Aktivkohle vorliegt.
  • In diesem Zusammenhang kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Lösung bzw. Dispersion als Löse- bzw. Dispergiermittel Wasser umfasst. Insbesondere kann die Lösung bzw. Dispersion zudem mindestens eine organische oder anorganische Säure oder Base, vorzugsweise Salzsäure, enthalten, was insbesondere zu einer besseren Löslichkeit bzw. Dispergierung der eingesetzten katalytisch aktiven Komponente führen kann. Grundsätzlich kommt auch der Einsatz von organischen Löse- bzw. Dispergiermitteln in Betracht.
  • Im Allgemeinen sollte die katalytisch aktive Komponente in der Lösung bzw. Dispersion zumindest im Wesentlichen kristall- und/oder kristallitfrei vorliegen. Insbesondere sollte die katalytisch aktive Komponente in der Lösung bzw. Dispersion zumindest im Wesentlichen gelöst, insbesondere zumindest im Wesentlichen dissoziiert, sein. Auch dies verbessert das Eindringverhalten der Lösung bzw. Dispersion in die Aktivkohle bzw. in das Porensystem der mit der katalytisch aktiven Komponente auszurüstenden Aktivkohle.
  • In diesem Zusammenhang hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die katalytisch aktive Komponente in der Lösung bzw. Dispersion zumindest im Wesentlichen kristall- bzw. kristallitfrei vorliegt. Zudem sollte die katalytisch aktive Komponente in der Lösung bzw. Dispersion zumindest im Wesentlichen gelöst, insbesondere zumindest im Wesentlichen dissoziiert, sein. Hierdurch wird das insbesondere das Penetrations- bzw. Eindringverhalten der für die Ausrüstung verwendeten Lösung bzw. Dispersion der katalytisch aktiven Komponente weiterführend verbessert.
  • Insbesondere sollte die Lösung bzw. Dispersion die katalytisch aktive Komponente in Mengen im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 80 Gew.-%, insbesondere 0,1 Gew.-% bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 1 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bevorzugt 2 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Lösung und/oder Dispersion und berechnet als Metall, enthalten.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform insbesondere in Verfahrensschritt (c) vorgesehen, dass die Ausrüstung und/oder Beladung und/oder Beschichtung und/oder Imprägnierung der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente ein Aufbringen und/oder Inkontaktbringen, vorzugsweise Fixierung, der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente umfasst.
  • In diesem Zusammenhang kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Aufbringen und/oder Inkontaktbringen, vorzugsweise die Fixierung, durch Eintauchen und/oder Tränken und/oder Benetzen und/oder Bedecken und/oder Beschichten und/oder Auf- bzw. Besprühen der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle in bzw. mit der katalytisch aktiven Komponente erfolgt. In diesem Zusammenhang kann das Aufbringen und/oder Inkontaktbringen unter Energieeintrag, insbesondere mittels Rütteln und/oder mittels Ultraschalleintrag, erfolgen. Hierdurch wird das Eindringen der Lösung bzw. Dispersion in das Porensystem der Aktivkohle weiterführend verbessert. In diesem Zusammenhang sollte diesbezüglich die katalytisch aktive Komponente in Form einer Lösung bzw. Dispersion, insbesondere wie zuvor definiert, eingesetzt werden. Gleichermaßen kann das Aufbringen bzw. Inkontaktbringen unter Vakuum- und/oder Druckbeaufschlagung erfolgen. Hierzu kann auch auf obige Ausführungen verwiesen werden.
  • In diesem Zusammenhang ist es erfindungsgemäß von Vorteil, wenn insbesondere im Anschluss an das Aufbringen und/oder Inkontaktbringen bzw. insbesondere zu Zwecken der Ausrüstung bzw. Beladung bzw. Beschichtung bzw. Imprägnierung der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente, insbesondere in Verfahrensschritt (c), überschüssige Mengen an katalytisch aktiver Komponente, insbesondere überschüssige Mengen an Lösung und/oder Dispersion der katalytisch aktiven Komponente, von der Aktivkohle und/oder dem Katalysatorsystem entfernt und/oder abgetrennt werden. Dies kann auf Basis dem Fachmann an sich bekannter Methoden erfolgen, beispielsweise durch Abtropfen oder Abtrennung im Luftstrom oder dergleichen.
  • Gemäß dem erfindungsgemäß durchgeführten Verfahren kann es zudem vorgesehen sein, dass insbesondere im Anschluss an das Aufbringen bzw. Inkontaktbringen und/oder insbesondere zu Zwecken der Ausrüstung bzw. Beladung bzw. Beschichtung bzw. Imprägnierung der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente (und gegebenenfalls nach erfolgter Abtrennung überschüssiger Mengen an katalytisch aktiver Komponente) eine Aufreinigung bzw. Trocknung der erhaltenen Aktivkohle erfolgt, und zwar insbesondere im Anschluss an Verfahrensschritt (c) und/oder insbesondere vor Durchführung von Verfahrensschritt (d) des erfindungsgemäß durchgeführten Verfahrens.
  • In diesem Zusammenhang sollte die Aufreinigung bzw. Trocknung mittels mindestens eines Waschvorgangs in einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, erfolgen. Gleichermaßen sollte die Aufreinigung bzw. Trocknung unter Erwärmung der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle, insbesondere auf Temperaturen im Bereich von 40 °C bis 200 °C, insbesondere 50 °C bis 150 °C, vorzugsweise 60 °C bis 120 °C, erfolgen. Gleichermaßen kann die Aufreinigung und/oder Trocknung unter reduziertem (Luft-)Druck und/oder im Vakuum durchgeführt wird und/oder insbesondere wobei die Aufreinigung und/oder Trocknung bei einem (Luft-)Druck im Bereich von 100 Pa bis 0,01 Pa, insbesondere 10 Pa bis 0,1 Pa, erfolgen.
  • Wie zuvor ausgeführt, führt die Entfernung von Löse- bzw. Dispergiermittel bzw. das Trocknen der Aktivkohle zur Ausbildung einer in getrockneter bzw. partikulärer Form, insbesondere in kristalliner Form vorliegenden reaktiven katalytischen Komponente an bzw. auf den Oberflächen der als Katalysatorträger eingesetzten Aktivkohle.
  • Im Allgemeinen ist es im Rahmen des erfindungsgemäß durchgeführten Verfahrens vorgesehen, dass sowohl die äußere als auch die innere Oberfläche, insbesondere die Mikro-, Meso- und/oder Makroporen, der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüstet bzw. beladen bzw. beschichtet bzw. imprägniert werden.
  • Was weiterhin die insbesondere in Schritt (d) durchgeführte Reduktion des so erhaltenen Katalysatormaterials anbelangt, so kann diese unter Verwendung mindestens eines flüssigen und/oder gasförmigen Reduktionsmittels, insbesondere gasförmigen Reduktionsmittel, vorzugsweise Wasserstoff, erfolgen. Als Reduktionsmittel kommen grundsätzlich auch Formalin, Hydrazin sowie komplexe Hydride, wie LiAlH4 und/oder NaBH4, in Betracht.
  • Was die erfindungsgemäß gemäß einer bevorzugten Ausführungsform durchgeführte Reduktion des erhaltenen, mit der katalytisch aktiven Komponente insbesondere in getrockneter bzw. partikulärer bzw. kristalliner Form ausgerüsteten Aktivkohle bzw. des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems als solchen anbelangt, so führt diese – ohne sich auf diese Theorie beschränken zu wollen – zu einer Entfernung bzw. Reduktion der insbesondere sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen auf der Oberfläche auch des Porensystems der Aktivkohle (Oberflächenreduktion), so dass diesbezüglich sozusagen eine neutrale Oberfläche bzw. eine Neutralisierung des Katalysatormaterials bzw. der zugrundeliegenden Aktivkohle durchgeführt wird. Folglich weist das so behandelte erfindungsgemäße Katalysatorsystem bzw. die diesbezügliche Aktivkohle auch eine verringerte Eigenreaktion infolge des verringerten Gehalts an funktionellen Gruppen an deren Oberfläche auf, was der katalytischen Eigenschaft insgesamt zuträglich ist. Zudem wird auf Basis der erfindungsgemäß gegebenenfalls durchgeführten Reduktion die Hydrophilie der Aktivkohle verringert bzw. der Gehalt an polaren Gruppen vermindert, was das Eindring- bzw. Penetrationsverhalten von insbesondere hydrophoben bzw. apolaren Edukten bzw. Reaktanden verbessert.
  • Zudem kann die gegebenenfalls durchgeführte Reduktionsbehandlung – gleichermaßen ohne sich auf diese Theorie beschränken zu wollen – auch zu einer zumindest teilweisen Reduktion der in der Aktivkohle eingebrachten ein- bzw. aufgebrachten katalytisch aktiven Komponente führen. Insbesondere kann auf diese Weise die zugrundeliegende Metallverbindung bzw. -komponente, vorzugsweise das entsprechende Metall, reduziert werden, insbesondere sofern die katalytisch aktive Komponente bzw. die Metallkomponente in Form von Salzen, Ionen oder dergleichen vorliegt. Die Reduktionsbehandlung kann somit im Allgemeinen auch vor dem Hintergrund einer gegebenenfalls gewünschten Katalysatoraktivierung und/oder Überführung des Katalysators bzw. der katalytisch aktiven Komponente in eine aktive Form durchgeführt werden, insbesondere durch Veränderung und/oder Verringerung der Oxidationszahl des Metalls der katalytisch aktiven Komponente.
  • Die Reduktionsbehandlung kann, wie zuvor angeführt, bevorzugt im Fall von Edelmetallen, welche beispielsweise im Rahmen der Ausrüstung und/oder Beladung und/oder Beschichtung und/oder Imprägnierung der Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente bzw. in Verfahrensschritt (c) nicht in der Oxidationsstufe Null bzw. in Form einer Verbindung, insbesondere in Form eines Salzes, eingesetzt werden bzw. vorliegen, durchgeführt werden derart, dass eine entsprechende Überführung des Edelmetalls in die elementare Form bzw. in die Oxidationsstufe Null erfolgt, so dass auf diese Weise eine Katalysatoraktivierung bzw. eine Überführung in die katalytisch aktive Form realisiert bzw. durchgeführt wird.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es dabei vorgesehen sein, dass die Reduktion des Katalysatormaterials in einer das Reduktionsmittel, insbesondere Wasserstoff, enthaltenden Atmosphäre, insbesondere Inertatmosphäre, vorzugsweise Stickstoffatmosphäre, erfolgt. In diesem Zusammenhang kann die Atmosphäre das Reduktionsmittel, insbesondere Wasserstoff, in Mengen im Bereich von 0,1 Vol.-% bis 20 Vol.-%, insbesondere 0,5 Vol.-% bis 10 Vol.-%, vorzugsweise 1 Vol.-% bis 5 Vol.-%, bezogen auf das Volumen der Atmosphäre, enthalten. Beispielsweise kann die Reduktion in einem Strömungsrohr oder dergleichen unter Einstellung eines definierten Volumenstroms durchgeführt werden.
  • Insgesamt kann es somit im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass insbesondere in Verfahrensschritt (d) das erhaltene Katalysatorsystem nach der Erfindung bzw. die mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüstete Aktivkohle einer Reduktionsbehandlung unterworfen wird.
  • Dabei kann die vorzugsweise in Verfahrensschritt (d) durchgeführte Reduktion des Katalysatorsystems bei Temperaturen im Bereich von 0 °C bis 750 °C, insbesondere 20 °C bis 700 °C, vorzugsweise 50 °C bis 650 °C, bevorzugt 100 °C bis 500 °C, besonders bevorzugt 200 °C bis 400 °C, erfolgen. Insbesondere kann die Reduktion des Katalysatorsystems bei einem Volumenstrom der das Reduktionsmittel enthaltenden Atmosphäre im Bereich von 5 l/h bis 1.000 l/h, insbesondere 10 l/h bis 500 l/h, vorzugsweise 50 l/h bis 300 l/h, erfolgen.
  • Was das insbesondere im Rahmen des erfindungsgemäß durchgeführten Verfahrens erhaltene Katalysatorsystem als solches bzw. die insbesondere mit der katalytisch aktiven Komponente beladene Aktivkohle anbelangt, so können diese die katalytisch aktive Komponente in Mengen von mindestens 0,001 Gew.-%, insbesondere mindestens 0,01 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 0,5 Gew.-%, bevorzugt mindestens 1 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 2 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 3 Gew.-%, berechnet als Metall und bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysatorsystems und/oder der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle, aufweisen.
  • Insbesondere das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle können die katalytisch aktive Komponente in Mengen von höchstens 10 Gew.-%, insbesondere höchstens 15 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 20 Gew.-%, bevorzugt höchstens 25 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 30 Gew.-%, berechnet als Metall und bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysatorsystems und/oder der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle, aufweisen.
  • In diesem Zusammenhang können das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle die katalytisch aktive Komponente in Mengen im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 30 Gew.-%, insbesondere 0,01 Gew.-% bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bevorzugt 1 Gew.-% bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, berechnet als Metall und bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysatorsystems und/oder der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle, aufweisen. Die vorgenannten Mengenangaben beziehen sich insbesondere auch auf die Gesamtheit der katalytisch aktive(n) Komponente(n) in dem Katalysatorsystem und/oder der Aktivkohle.
  • In diesem Zusammenhang können erfindungsgemäß somit auch Mischungen bzw. eine Mehrzahl an katalytisch aktiven Komponenten eingesetzt werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es folglich vorgesehen sein, dass das erfindungsgemäße Katalysatorsystem eine Vielzahl voneinander verschiedener katalytisch aktiver Komponenten, insbesondere wie zuvor definiert, vorzugsweise zwei, drei, vier oder mehr voneinander verschiedene katalytisch aktive Komponenten aufweist. Insbesondere können dabei die jeweiligen katalytisch aktiven Komponenten in einer Menge im Bereich von 0,001 bis 5 Gew.-%, berechnet als Metall und bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysatorsystems bzw. der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle, in dem Katalysatorsystem bzw. der Aktivkohle vorliegen.
  • Der Gehalt an Metallkomponente in dem Adsorptionsmaterial kann beispielsweise auf Basis von Elementaranalysen bestimmt werden. Die zugrundeliegenden Verfahren sind dem Fachmann wohlbekannt, so dass es hierzu keiner weiteren Ausführungen bedarf.
  • In Bezug auf das im Rahmen des erfindungsgemäß durchgeführten Verfahrens erhaltene Katalysatorsystem, insbesondere in Form des Endprodukts bzw. anwendungsfertigen Produktes, ist es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle die katalytisch aktive Komponente zumindest teilweise in Teilchenform und/oder in partikulärer Form, insbesondere in kristalliner Form, vorzugsweise in Form von Kristalliten, aufweist.
  • In diesem Zusammenhang können die Teilchen bzw. Partikel, insbesondere die Kristallite, der katalytisch aktiven Komponente eine mittlere Teilchen- und/oder Partikelgröße, insbesondere eine mittlere Kristallitgröße, im Bereich von 0,001 nm bis 500 nm, insbesondere 0,01 nm bis 400 nm, vorzugsweise im Bereich von 0,1 nm bis 200 nm, bevorzugt im Bereich von 0,5 nm bis 100 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 1 nm bis 50 nm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2 nm bis 20 nm, aufweisen.
  • Zur entsprechenden Größenbestimmung der Teilchen bzw. Kristallite können dem Fachmann in diesem Zusammenhang an sich wohlbekannte Verfahren eingesetzt werden, wie Röntgendiffraktometrie (XRD) bzw. Transmissionselektronenmikroskopie (TEM).
  • Insbesondere kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die katalytisch aktive Komponente eine Kristallinität, insbesondere einen Kristallinitätsgrad, von mindestens 10 %, insbesondere mindestens 30 %, vorzugsweise mindestens 50 %, bevorzugt mindestens 80 %, besonders bevorzugt mindestens 90 %, ganz besonders bevorzugt mindestens 95 %, bezogen auf die katalytisch aktive Komponente, aufweist. Insbesondere kann die katalytisch aktive Komponente eine Kristallinität, insbesondere einen Kristallinitätsgrad, im Bereich von 10 % bis 99,5 %, insbesondere im Bereich von 30 % bis 99 %, vorzugsweise im Bereich von 50 % bis 98 %, bevorzugt im Bereich von 80 % bis 95 %, aufweisen.
  • Folglich kann es somit erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass die katalytisch aktive Komponente in partiell kristalliner Form in der zugrundeliegenden Aktivkohle vorliegt. Gegebenenfalls kann die katalytisch aktive Komponente auch in amorpher Form vorliegen.
  • Infolge der erfindungsgemäß einstellbaren Mengen an katalytisch aktiver Komponente sowie der diesbezüglichen Teilchengröße und des zugrundeliegenden Kristallinitätsgrades kann das erfindungsgemäße Katalysatorsystem hinsichtlich seiner katalytischen Eigenschaften weiterführend maßgeschneidert bzw. vor dem jeweiligen Anwendungshintergrund individuell abgestimmt werden. Insbesondere wird im Rahmen der erfindungsgemäßen Konzeption durch die Einstellung der Parameter in den vorgenannten Bereichen auch gewährleistet, dass das Porensystem der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle zumindest im Wesentlichen nicht verstopft und somit für katalytisch umzusetzende Edukte bzw. Reaktanden zumindest im Wesentlichen frei zugänglich ist.
  • Was die im Rahmen des erfindungsgemäß durchgeführten Verfahrens verwendete bzw. vorliegende Aktivkohle als solche anbelangt, so werden die nachfolgend aufgeführten Parameterangaben bezüglich der zugrundeliegenden Aktivkohle mit genormten oder explizit angegebenen Bestimmungsverfahren oder mit dem Fachmann an sich geläufigen Bestimmungsmethoden bestimmt. Insbesondere die Parameterangaben betreffend die Charakterisierung der Porosität, der Porengrößenverteilung und andere Adsorptionseigenschaften ergeben sich im Allgemeinen jeweils aus den entsprechenden Stickstoffsorptionsisothermen der betreffenden Aktivkohle bzw. der vermessenen Produkte. Die angegebenen Parameter der Ausgangaktivkohle finden sich in entsprechender Weise auch in der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle wieder.
  • Insbesondere kann das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle eine Partikelgröße, insbesondere einen Teilchendurchmesser, im Bereich von 0,05 mm bis 2 mm, insbesondere 0,05 mm bis 1 mm, bevorzugt 0,06 mm bis 0,8 mm, vorzugsweise 0,07 mm bis 0,7 mm, besonders bevorzugt 0,08 mm bis 0,6 mm, ganz besonders bevorzugt 0,08 mm bis 0,2 mm, aufweisen. In diesem Zusammenhang kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass mindestens 80 Gew.-%, insbesondere mindestens 90 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 95 Gew.-% der Aktivkohlepartikel, insbesondere Aktivkohleteilchen, Partikelgrößen, insbesondere Teilchendurchmesser, in den vorgenannten Bereichen aufweisen.
  • Zudem kann das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine mittlere Partikelgröße (D50), insbesondere einen mittleren Teilchendurchmesser (D50), im Bereich von 0,05 mm bis 1 mm, insbesondere 0,05 mm bis 0,8 mm, vorzugsweise 0,06 mm bis 0,6 mm, bevorzugt 0,07 mm bis 0,5 mm, besonders bevorzugt 0,08 mm bis 0,2 mm, aufweisen.
  • Die entsprechenden Teilchengrößen bzw. Durchmesser können insbesondere auf Basis der Methode nach ASTM D2862-97/04 bestimmt werden. Zudem können die vorgenannten Größen mit Bestimmungsmethoden auf Basis einer Siebanalyse, auf Basis von Röntgenbeugung, Laserdiffraktometrie oder dergleichen bestimmt werden. Die jeweiligen Bestimmungsmethoden sind dem Fachmann als solche wohlbekannt, so dass es diesbezüglich keiner weiteren Ausführungen bedarf.
  • Insbesondere kann das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine Rüttel- und/oder Stampfdichte im Bereich von 100 g/l bis 1.500 g/l, insbesondere 125 g/l bis 1.000 g/l, vorzugsweise 150 g/l bis 800 g/l, bevorzugt 200 g/l bis 600 g/l, besonders bevorzugt 225 g/l bis 500 g/l, ganz bevorzugt 250 g/l bis 400 g/l, aufweisen. Die Rüttel- bzw. Stampfdichte kann insbesondere gemäß der DIN 53194 bestimmt werden.
  • Was das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle weiterhin anbelangt, so kann das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle eine Schüttdichte (bulk density) im Bereich von 150 g/l bis 1.000 g/l, insbesondere von 250 g/l bis 700 g/l, vorzugsweise 300 g/l bis 600 g/l, aufweisen. Die Schüttdichte kann insbesondere gemäß der ASTM B527-93/00 bestimmt werden:
    Zudem kann das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine Abriebfestigkeit (ball pan hardness) und/oder Abriebhärte von mindestens 90 %, insbesondere mindestens 95 %, vorzugsweise mindestens 97 %, besonders bevorzugt mindestens 98 %, ganz besonders bevorzugt mindestens 99 %, noch weiter bevorzugt mindestens 99,5 %, aufweisen.
  • Das erfindungsgemäße Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle zeichnen sich zudem durch hervorragende mechanische Eigenschaften aus, was sich auch in einer hervorragenden Abriebfestigkeit äußert. Wie zuvor angeführt, führt die hohe mechanische Festigkeit des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems im Rahmen der Anwendung nur zu geringen Abrieben was insbesondere hinsichtlich der Verwendungszeit sowie der Vermeidung von Schlammbildung durch Abrieb oder dergleichen von Vorteil ist. Die Abriebfestigkeit kann im Allgemeinen gemäß der ASTM D3802-05 bestimmt werden.
  • Zudem kann das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle ein Gesamtporenvolumen, insbesondere ein Gesamtporenvolumen nach Gurvich, im Bereich von 0,1 cm3/g bis 4 cm3/g, insbesondere 0,2 cm3/g bis 3,5 cm3/g, vorzugsweise 0,5 cm3/g bis 3 cm3/g, besonders bevorzugt 0,7 cm3/g bis 2,5 cm3/g, ganz besonders bevorzugt 1 cm3/g bis 2 cm3/g, aufweisen. In diesem Zusammenhang können 30 % bis 99 %, insbesondere 40 % bis 99 %, vorzugsweise 50 % bis 95 %, des Gesamtporenvolumens, insbesondere des Gesamtporenvolumens nach Gurvich, des Katalysatorsystems und/oder der Aktivkohle, durch Poren mit Porendurchmessern von ≤ 50 nm, insbesondere durch Mikro- und/oder Mesoporen, gebildet werden. Gleichermaßen können 10 % bis 85 %, insbesondere 20 % bis 80 %, vorzugsweise 30 % bis 75 %, des Gesamtporenvolumens, insbesondere des Gesamtporenvolumens nach Gurvich, des Katalysatorsystems und/oder der Aktivkohle, durch Poren mit Porendurchmessern im Bereich von 2 nm bis 50 nm, insbesondere durch Mesoporen, gebildet werden.
  • Was die Bestimmung des Gesamtporenvolumens nach Gurvich anbelangt, so handelt es sich um eine dem Fachmann auf diesem Gebiet an sich wohlbekannte Mess-/Bestimmungsmethode. Zu weitergehenden Einzelheiten bezüglich der Bestimmung des Gesamtporenvolumens nach Gurvich kann beispielsweise verwiesen werden auf L. Gurvich (1915), J. Phys. Chem. Soc. Russ. 47, 805, sowie auf S. Lowell et al., Characterization of Porous Solids and Powders: Surface Area Pore Size and Density, Kluwer Academic Publishers, Article Technology Series, Seiten 111 ff. Insbesondere kann das Porenvolumen der Aktivkohle auf Basis der Gurvich-Regel gemäß der Formel VP = Wa/ ρl bestimmt werden, wobei Wadie adsorbierte Menge eines zugrundeliegenden Adsorbats und ρl die Dichte des eingesetzten Adsorbats darstellt (vgl. auch Formel (8.20) gemäß Seite 111, Kapitel 8.4.) von S. Lowell et al.).
  • Insbesondere kann das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle ein durch Poren mit Porendurchmessern ≤ 2 nm gebildetes Porenvolumen, insbesondere Mikroporenvolumen nach Carbon Black, im Bereich von 0,05 cm3/g bis 2 cm3/g, insbesondere 0,1 cm3/g bis 1,5 cm3/g, vorzugsweise 0,2 cm3/g bis 1,2 cm3/g, besonders bevorzugt 0,3 cm3/g bis 1,1 cm3/g, ganz besonders bevorzugt 0,7 cm3/g bis 1 cm3/g, aufweisen. In diesem Zusammenhang können 10 % bis 95 %, insbesondere 20 % bis 95 %, vorzugsweise 30 % bis 90 %, des Gesamtporenvolumens des Katalysatorsystems und/oder der Aktivkohle, durch Poren mit Porendurchmessern von ≤ 2 nm, insbesondere durch Mikroporen, gebildet werden.
  • Die Bestimmungsmethode nach Carbon Black ist dem Fachmann an sich bekannt, so dass es diesbezüglich keiner weitergehenden Einzelheiten bedarf. Zudem kann zu weitergehenden Einzelheiten der Bestimmung der Porenoberfläche und des Porenvolumens nach Carbon Black beispielsweise verwiesen werden auf R. W. Magee, Evaluation of the External Surface Area of Carbon Black by Nitrogen Adsorption, Presented at the Meeting of the Rubber Division of the American Chem. Soc., October 1994, z. B. referiert in: Quantachrome Instruments, AUTOSORB-1, AS1 WinVersion 1.50, Operating Manual, OM, 05061, Quantachrome Instruments 2004, Florida, USA, Seiten 71 ff. Insbesondere kann diesbezügliche Auswertung mittels t-plot erfolgen.
  • Insbesondere kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle eine spezifische BET-Oberfläche im Bereich von 500 m2/g bis 3.500 m2/g, insbesondere 600 m2/g bis 3.000 m2/g, vorzugsweise 700 m2/g bis 2.750 m2/g, besonders bevorzugt 800 m2/g bis 2.500 m2/g, ganz besonders bevorzugt 1.200 m2/g bis 2.500 m2/g, weiter bevorzugt 1.700 m2/g bis 2.500 m2/g, aufweist.
  • Zudem kann das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle eine durch Mikroporen gebildete Oberfläche von 400 bis 2.500 m2/g, insbesondere 500 bis 2.300 m2/g, vorzugsweise 600 bis 2.100 m2/g, bevorzugt 700 bis 1.900 m2/g, aufweisen.
  • Zudem kann das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine durch Mesporen gebildete Oberfläche im Bereich von 300 bis 2.200 m2/g, insbesondere 400 bis 2.100 m2/g, vorzugsweise 500 bis 2.000 m2/g, bevorzugt 600 bis 1.900 m2/g, aufweisen.
  • Die Bestimmung der spezifischen Oberfläche gemäß BET ist dem Fachmann grundsätzlich als solche bekannt, so dass diesbezüglich keine weitergehenden Einzelheiten ausgeführt zu werden brauchen. Sämtliche BET-Oberflächenangaben beziehen sich auf die Bestimmung gemäß ASTM D6556-04. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird zur Bestimmung der BET-Oberfläche – im Allgemeinen und sofern nachfolgend nicht ausdrücklich abweichend angegeben – die so genannte MultiPoint-BET-Bestimmungsmethode (MP-BET) in einem Partialdruckbereich p/p0 von 0,05 bis 0,1 angewendet.
  • In Bezug auf weitergehende Einzelheiten zu der Bestimmung der BET-Oberfläche bzw. zu der BET-Methode kann auf die vorgenannte ASTM D6556-04 sowie auf Römpp Chemielexikon, 10. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart/New York, Stichwort: "BET-Methode", einschließlich der dort referierten Literatur, und auf Winnacker-Küchler (3. Auflage), Band 7, Seiten 93 ff. sowie auf Z. Anal. Chem. 238, Seiten 187 bis 193 (1968), verwiesen werden.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat es sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, wenn eine mikro-/mesoporöse sowie vorzugsweise eine mesoporöse Aktivkohle als Trägermaterial eingesetzt wird. Denn auf diese Weise lassen sich besonders hohe Beladungsmengen in Bezug auf die katalytisch aktive Komponente realisieren, wobei zudem das Eindring- bzw. Penetrationsverhalten von Medien bzw. Flüssigkeiten, welche katalytisch umzusetzende Edukte bzw. Reaktanden enthalten, in die Aktivkohle verbessert wird, was insgesamt zu erhöhten katalytischen Umsätzen führt. Insbesondere wird durch die spezielle Abstimmung bzw. Auswahl der Porengrößen eine vorzeitige Limitierung des Stofftransports auch innerhalb der Aktivkohle vermieden.
  • Insgesamt kommt der Porenverteilung der Aktivkohle eine hohe Bedeutung hinsichtlich der katalytischen Aktivität bzw. Effizienz des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems zu, insbesondere auch im Hinblick auf den Beladungsgrad mit der katalytisch aktiven Komponente sowie die Zugänglichkeit des Katalysatorsystems für Edukte bzw. Reaktanden. Somit ist die Verteilung der Poren, d.h. der Anteil an Mikro-, Meso- und Makroporen in Bezug auf das Gesamtporenvolumen gleichermaßen von Bedeutung; insbesondere kann die Porosität durch die Auswahl der Ausgangsmaterialien sowie die Verfahrensbedingungen gezielt gesteuert werden.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff "Mikroporen" solche Poren mit Porendurchmessern von weniger als 2 nm, wohingehend der Begriff "Mesoporen" solche Poren mit Porendurchmessern im Bereich von 2 nm (d.h. 2 nm einschließlich) bis 50 nm einschließlich bezeichnet und der Begriff "Makroporen" solche Poren mit Porendurchmessern von mehr als 50 nm (d.h. >50 nm) bezeichnet.
  • Zudem kann das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle einen mittleren Porendurchmesser im Bereich von 0,8 nm bis 60 nm, insbesondere 1 nm bis 50 nm, bevorzugt 1,2 nm bis 40 nm, besonders bevorzugt 1,4 nm bis 30 nm, ganz besonders bevorzugt 1,6 nm bis 20 nm, weiter bevorzugt 1,8 nm bis 10 nm, noch weiter bevorzugt 2 nm bis 6 nm, aufweisen.
  • Der mittlere Porendurchmesser kann aus dem Quotienten des vierfachen Volumenwertes einer durch die Aktivkohle aufgenommenen bzw. adsorbierten Flüssigkeit (Adsorbat) bei vollständig gefüllten Poren (Vgesamt) einerseits und der BET-Oberfläche (BET) andererseits bestimmt werden (Porendurchmesser d = 4·Vgesamt / BET). Diesbezüglich kann auf die entsprechenden Ausführungen gemäß R.W. Magee (loc. cit.) verwiesen werden, insbesondere auf die Formeldarstellung (15) auf Seite 71 der in Rede stehenden Literaturstelle.
  • Die zuvor angeführte hohe mechanische Stabilität des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems bzw. der Aktivkohle äußert sich auch in einer hohen Druck- bzw. Berstfestigkeit (Gewichtsbelastbarkeit pro Aktivkohlekorn). In diesem Zusammenhang kann das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle eine Druck- und/oder Berstfestigkeit (Gewichtsbelastbarkeit) pro Aktivkohlekorn, insbesondere pro Aktivkohlekügelchen, von mindestens 5 Newton, insbesondere mindestens 10 Newton, vorzugsweise mindestens 15 Newton, bevorzugt mindestens 20 Newton, aufweisen. Insbesondere kann das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle eine Druck- bzw. Berstfestigkeit (Gewichtsbelastbarkeit) pro Aktivkohlekorn, insbesondere pro Aktivkohlekügelchen, im Bereich von 5 bis 50 Newton, insbesondere 10 bis 45 Newton, vorzugsweise 15 bis 40 Newton, aufweisen.
  • Die Bestimmung der Druck- bzw. Berstfestigkeit kann in einer dem Fachmann an sich bekannten Weise erfolgen, insbesondere anhand der Bestimmung der Druck- bzw. Berstfestigkeit an einzelnen Partikeln bzw. Teilchen über Krafteinwirkung mittels eines Stempels bis zum Bersten des jeweiligen Partikels bzw. Teilchens.
  • Das erfindungsgemäß durchgeführte Verfahren sowie das damit erhältliche Katalysatorsystem sind mit einer Vielzahl von Vorteilen verbunden, wie sie bereits zuvor angeführt sind. Aufgrund der herausragenden katalytischen Eigenschaften des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Katalysatorsystems nach der Erfindung ist ein breites Einsatz- bzw. Verwendungsspektrum möglich, wie nachfolgend noch im Detail angeführt.
  • Die vorliegenden Erfindung betrifft somit auch das erfindungsgemäße Katalysatorsystem, insbesondere den geträgerten Katalysator, wobei das Katalysatorsystem mindestens eine auf einem Katalysator aufgebrachte katalytisch aktive Komponente, insbesondere mindestens eine an einem Katalysatorträger fixierte katalytisch aktive Komponente aufweist, wobei das erfindungsgemäße Katalysatorsystem gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren erhältlich ist.
  • Gleichermaßen betrifft die vorliegende Erfindung gemäß – gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung – das erfindungsgemäße Katalysatorsystem als solches, insbesondere den erfindungsgemäßen geträgerten Katalysator, wobei das Katalysatorsystem mindestens eine auf einem Katalysatorträger aufgebrachte katalytisch aktive Komponente, insbesondere mindestens eine an einem Katalysatorträger fixierte katalytisch aktive Komponente, aufweist, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall umfasst bzw. hieraus besteht, wobei das Katalysatorsystem durch Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation einer als Katalysatorträger eingesetzten kugelförmigen Aktivkohle und nachfolgende Ausrüstung und/oder Beladung und/oder Beschichtung und/oder Imprägnierung der erhaltenen oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente, insbesondere durch Aufbringen, vorzugsweise Fixierung, der katalytisch aktiven Komponente auf dem Katalysatorträger, gegebenenfalls gefolgt von einer Reduktion des auf diese Weise erhaltenen Katalysatorsystems, erhältlich ist.
  • Zudem betrifft die vorliegende Erfindung gemäß diesem Erfindungsaspekt auch das Katalysatorsystem als solches nach der Erfindung, insbesondere den geträgerten Katalysator nach der Erfindung, wobei das Katalysatorsystem mindestens eine auf einem Katalysatorträger aufgebrachte katalytisch aktive Komponente, insbesondere mindestens eine an einem Katalysatorträger fixierte katalytisch aktive Komponente aufweist, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall umfasst bzw. hieraus besteht und wobei der Katalysatorträger auf Basis von Aktivkohle ausgebildet ist. Das Katalysatorsystem bzw. der geträgerte Katalysator nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Katalysatorträger bzw. der geträgerte Katalysator in Form einer zumindest im Wesentlichen kugelförmigen Aktivkohle vorliegt und dass das Aufbringen der katalytisch aktiven Komponente auf die Aktivkohle, insbesondere das Fixieren auf der katalytisch aktiven Komponente an und/oder auf der Aktivkohle, in oxidierter Form der Aktivkohle erfolgt ist.
  • Insbesondere kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Aktivkohle vor dem Aufbringen, insbesondere Fixieren, der katalytisch aktiven Komponente, insbesondere an seiner bzw. ihrer Oberfläche oxidiert ist. Dabei kann die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle unter Verwendung und/oder in Gegenwart mindestens eines Oxidationsmittels erfolgt sein. Gleichermaßen kann die Aktivkohle, insbesondere vor dem Aufbringen, insbesondere Fixieren, der katalytisch aktiven Komponente, eine oxidierte, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierte Aktivkohle sein.
  • Erfindungsgemäß kann es gleichermaßen vorgesehen sein, dass das Katalysatorsystem nach dem Aufbringen, insbesondere Fixieren, der katalytisch aktiven Komponente insbesondere an seiner bzw. ihrer Oberfläche reduziert ist. Dabei kann die Reduktion des Katalysatorsystems bzw. der Aktivkohle unter Verwendung bzw. in Gegenwart mindestens eines Reduktionsmittels erfolgen. Insbesondere kann die Aktivkohle, insbesondere nach dem Aufbringen, insbesondere Fixieren der katalytisch aktiven Komponente, eine reduzierte, insbesondere an ihrer Oberfläche reduzierte Aktivkohle sein. Insbesondere kann das Katalysatorsystem nach der Erfindung ein insbesondere an seiner Oberfläche reduziertes Katalysatorsystem sein.
  • In diesem Zusammenhang kann es erfindungsgemäß somit vorgesehen sein, dass das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle reduziert ist.
  • Insbesondere kann die Reduktion des Katalysatorsystems bzw. der Aktivkohle unter Verwendung und/oder in Gegenwart mindestens eines Reduktionsmittels erfolgt sein.
  • Im Allgemeinen kann die Aktivkohle erhältlich sein durch Carbonisierung und nachfolgende Aktivierung eines Ausgangsmaterials auf Basis organischer Polymere, gefolgt von einer Oxidation(sbehandlung), wobei die Oxidation(sbehandlung) vor dem Aufbringen, insbesondere Fixieren, der katalytisch aktiven Komponente erfolgt ist, und gegebenenfalls gefolgt von einer Reduktion(sbehandlung), wobei die Reduktion(sbehandlung) nach dem Aufbringen, insbesondere Fixieren, der katalytisch aktiven Komponente erfolgt ist.
  • Erfindungsgemäß kann es zudem vorgesehen sein, dass die Aktivkohle aus einem Ausgangsmaterial auf Basis organischer Polymere, insbesondere auf Basis sulfonierter organischer Polymere, vorzugsweise auf Basis von divinylbenzolvernetztem Polystyrol, bevorzugt auf Basis von Styrol/Divinylbenzol-Copolymeren, erhalten ist, insbesondere durch Carbonisierung und nachfolgende Aktivierung des Ausgangsmaterials.
  • Zudem kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Aktivkohle durch Carbonisierung eines Ausgangsmaterials, insbesondere von organischen Polymeren, vorzugsweise sulfonierten organischen Polymeren, bevorzugt auf Basis von divinylbenzolvernetztem Polystyrol, besonders bevorzugt auf Basis von Styrol/Divinylbenzol-Copolymeren, und anschließende Aktivierung des carbonisierten Ausgangsmaterials erhalten ist.
  • Diesbezüglich kann der Gehalt an Divinylbenzol in dem Ausgangsmaterial im Bereich von 1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, insbesondere 1 Gew.-% bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 1,5 Gew.-% bis 12,5 Gew.-%, bevorzugt 2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Ausgangsmaterial, liegen.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann das Ausgangsmaterial vom Geltyp oder vom makroporösen Typ, insbesondere vom Geltyp, sein.
  • Insbesondere kann der Katalysatorträger eine polymerbasierte sphärische Aktivkohle (PBSAC) sein und/oder die Aktivkohle eine polymerbasierte sphärische Aktivkohle (PBSAC) sein.
  • Weiterhin ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung von Vorteil, wenn die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall, insbesondere in Form einer Metallverbindung, vorzugsweise in Form einer ionischen Metallverbindung, und/oder insbesondere in elementarer Form, aufweist und/oder hieraus besteht.
  • Weiterhin kann die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall in einer positiven Oxidationsstufe, insbesondere mindestens ein Metallkation, aufweisen. In diesem Zusammenhang kann die Oxidationsstufe des Metalls im Bereich von +I bis +VII, insbesondere im Bereich von +I bis +IV, vorzugsweise im Bereich von +I bis +III, liegen und besonders bevorzugt +I oder +II sein. Zudem kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall mit der Oxidationsstufe bzw. -zahl Null aufweist.
  • Insbesondere kann die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall aus den Haupt- oder Nebengruppen des Periodensystems der Elemente oder mindestens ein Lanthanid aufweisen.
  • Erfindungsgemäß kann die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall, ausgewählt aus Elementen der Hauptgruppe IV oder der Nebengruppen I, II, III, IV, V, VI, VII und VIII des Periodensystems der Elemente, insbesondere aus Elementen der Hauptgruppe IV oder der Nebengruppen I und II des Periodensystems der Elemente, aufweisen.
  • Insbesondere kann die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe von Cu, Ag, Au, Zn, Hg, Sn, Ce, Ti, Zr, V, Nb, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Bi, Ru, Os, Co, Rh, Re, Ir, Ni, Pd und Pt, insbesondere Fe, Bi, V, Cu, Pb, Zn, Ag, Sn, Pd, Pt, Ru und Ni, vorzugsweise Fe, Bi, V, Cu, Pt, Ru und Pb, bevorzugt Pd, Pt und Ru, aufweisen.
  • Zudem kann die katalytisch aktive Komponente mindestens eine anorganische oder organische Metallverbindung, vorzugsweise auf Basis mindestens eines zuvor definierten Metalls, insbesondere ein Metallsalz oder Metalloxid, vorzugsweise ein Metallsalz, aufweisen.
  • Erfindungsgemäß kann es zudem vorgesehen sein, dass die katalytisch aktive Komponente mindestens ein organisches oder anorganisches Metallsalz aufweist, vorzugsweise auf Basis mindestens eines zuvor definierten Metalls, wobei das Salz ausgewählt ist aus der Gruppe von Halogenidsalzen, Sulfaten, Sulfiden, Sulfiten, Nitraten, Nitriten, Phosphaten, Phosphiden, Phosphiten, Carbamaten, Alkoholaten und Carbonsäuresalzen, insbesondere Halogenidsalzen und Carbonsäuresalzen.
  • Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, wenn die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metallhalogenid, vorzugsweise auf Basis mindestens eines zuvor definierten Metalls, insbesondere ein Fluorid, Chlorid, Bromid oder Iodid, vorzugsweise Chlorid, und/oder mindestens ein Carbonsäuresalz eines Metalls, vorzugsweise auf Basis mindestens eines zuvor definierten Metalls, insbesondere Acetat, aufweist.
  • Insbesondere kann die katalytisch aktive Komponente mindestens eine Metallverbindung, ausgewählt aus der Gruppe von Palladiumchlorid, Hexachloroplatinsäure, Rutheniumchlorid, Kupferchlorid, Eisenchlorid, Vanadiumchlorid und Bleichlorid, insbesondere Palladiumchlorid, Hexachloroplatinsäure, Rutheniumchlorid, aufweisen.
  • Erfindungsgemäß verhält es sich insbesondere derart, dass sowohl die äußeren als auch die inneren Oberflächen, insbesondere die Mikro-, Meso- und/oder Makroporen, der Aktivkohle und/oder des Katalysatorsystems mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüstet und/oder beladen und/oder beschichtet und/oder imprägniert sind.
  • In diesem Zusammenhang ist es erfindungsgemäß von Vorteil, wenn das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle die katalytisch aktive Komponente in Mengen von mindestens 0,001 Gew.-%, insbesondere mindestens 0,01 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 0,5 Gew.-%, bevorzugt mindestens 1 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 2 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 3 Gew.-%, berechnet als Metall und bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysatorsystems und/oder der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle, aufweist.
  • Insbesondere kann das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle die katalytisch aktive Komponente in Mengen von höchstens 10 Gew.-%, insbesondere höchstens 15 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 20 Gew.-%, bevorzugt höchstens 25 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 30 Gew.-%, berechnet als Metall und bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysatorsystems und/oder der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle, aufweisen.
  • Zudem kann das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle die katalytisch aktive Komponente in Mengen im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 30 Gew.-%, insbesondere 0,01 Gew.-% bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bevorzugt 1 Gew.-% bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, berechnet als Metall und bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysatorsystems und/oder der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle, aufweisen.
  • Insbesondere sollte das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle die katalytisch aktive Komponente zumindest teilweise in Teilchenform bzw. in partikulärer Form, insbesondere in kristalliner Form, vorzugsweise in Form von Kristalliten, aufweisen.
  • In diesem Zusammenhang ist es erfindungsgemäß von Vorteil, wenn die Teilchen und/oder Partikel, insbesondere die Kristallite, der katalytisch aktiven Komponente eine mittlere Teilchen- und/oder Partikelgröße, insbesondere eine mittlere Kristallitgröße, im Bereich von 0,001 nm bis 500 nm, insbesondere 0,01 nm bis 400 nm, vorzugsweise im Bereich von 0,1 nm bis 200 nm, bevorzugt im Bereich von 0,5 nm bis 100 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 1 nm bis 50 nm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2 nm bis 20 nm, aufweisen.
  • In diesem Zusammenhang kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die katalytisch aktive Komponente eine Kristallinität, insbesondere einen Kristallinitätsgrad, von mindestens 10 %, insbesondere mindestens 30 %, vorzugsweise mindestens 50 %, bevorzugt mindestens 80 %, besonders bevorzugt mindestens 90 %, ganz besonders bevorzugt mindestens 95 %, bezogen auf die katalytisch aktive Komponente, aufweist. Insbesondere kann die katalytisch aktive Komponente eine Kristallinität, insbesondere einen Kristallinitätsgrad, im Bereich von 10 % bis 99,5 %, insbesondere im Bereich von 30 % bis 99 %, vorzugsweise im Bereich von 50 % bis 98 %, bevorzugt im Bereich von 80 % bis 95 %, aufweisen.
  • Was darüber hinaus das Katalysatorsystem als solches bzw. die Aktivkohle als solche anbelangt, so kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle eine Partikelgröße, insbesondere einen Teilchendurchmesser, im Bereich von 0,05 mm bis 2 mm, insbesondere 0,05 mm bis 1 mm, bevorzugt 0,06 mm bis 0,8 mm, vorzugsweise 0,07 mm bis 0,7 mm, besonders bevorzugt 0,08 mm bis 0,6 mm, ganz besonders bevorzugt 0,08 mm bis 0,2 mm, aufweist. In diesem Zusammenhang können mindestens 80 Gew.-%, insbesondere mindestens 90 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 95 Gew.-% der Partikel, insbesondere Teilchen, Partikelgrößen, insbesondere Teilchendurchmesser, in den vorgenannten Bereichen aufweisen.
  • Erfindungsgemäß kann es dabei vorgesehen sein, dass das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle eine mittlere Partikelgröße (D50), insbesondere einen mittleren Teilchendurchmesser (D50), im Bereich von 0,05 mm bis 1 mm, insbesondere 0,05 mm bis 0,8 mm, vorzugsweise 0,06 mm bis 0,6 mm, bevorzugt 0,07 mm bis 0,5 mm, besonders bevorzugt 0,08 mm bis 0,2 mm, aufweist.
  • Zudem kann das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle eine Rüttel- bzw. Stampfdichte im Bereich von 100 g/l bis 1.500 g/l, insbesondere 125 g/l bis 1.000 g/l, vorzugsweise 150 g/l bis 800 g/l, bevorzugt 200 g/l bis 600 g/l, besonders bevorzugt 225 g/l bis 500 g/l, ganz bevorzugt 250 g/l bis 400 g/l, aufweisen.
  • Zudem kann das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle eine Schüttdichte (bulk density) im Bereich von 150 g/l bis 1.000 g/l, insbesondere von 250 g/l bis 700 g/l, vorzugsweise 300 g/l bis 600 g/l, aufweisen.
  • Insbesondere kann das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle eine Abriebfestigkeit (ball pan hardness) und/oder Abriebhärte von mindestens 90 %, insbesondere mindestens 95 %, vorzugsweise mindestens 97 %, besonders bevorzugt mindestens 98 %, ganz besonders bevorzugt mindestens 99 %, noch weiter bevorzugt mindestens 99,5 %, aufweisen.
  • Erfindungsgemäß kann es zudem vorgesehen sein, dass das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle ein Gesamtporenvolumen, insbesondere ein Gesamtporenvolumen nach Gurvich, im Bereich von 0,1 cm3/g bis 4 cm3/g, insbesondere 0,2 cm3/g bis 3,5 cm3/g, vorzugsweise 0,5 cm3/g bis 3 cm3/g, besonders bevorzugt 0,7 cm3/g bis 2,5 cm3/g, ganz besonders bevorzugt 1 cm3/g bis 2 cm3/g, aufweist. In diesem Zusammenhang können 30 % bis 99 %, insbesondere 40 % bis 99 %, vorzugsweise 50 % bis 95 %, des Gesamtporenvolumens, insbesondere des Gesamtporenvolumens nach Gurvich, des Katalysatorsystems und/oder der Aktivkohle durch Poren mit Porendurchmessern von ≤ 50 nm, insbesondere durch Mikro- und/oder Mesoporen, gebildet sein. Zudem können 10 % bis 85 %, insbesondere 20 % bis 80 %, vorzugsweise 30 % bis 75 %, des Gesamtporenvolumens, insbesondere des Gesamtporenvolumens nach Gurvich, des Katalysatorsystems und/oder der Aktivkohle durch Poren mit Porendurchmessern im Bereich von 2 nm bis 50 nm, insbesondere durch Mesoporen, gebildet sein.
  • Insbesondere kann das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle ein durch Poren mit Porendurchmessern ≤ 2 nm gebildetes Porenvolumen, insbesondere Mikroporenvolumen nach Carbon Black, im Bereich von 0,05 cm3/g bis 2 cm3/g, insbesondere 0,1 cm3/g bis 1,5 cm3/g, vorzugsweise 0,2 cm3/g bis 1,2 cm3/g, besonders bevorzugt 0,3 cm3/g bis 1,1 cm3/g, ganz besonders bevorzugt 0,7 cm3/g bis 1 cm3/g, aufweisen. In diesem Zusammenhang können 10 % bis 95 %, insbesondere 20 % bis 95 %, vorzugsweise 30 % bis 90 %, des Gesamtporenvolumens des Katalysatorsystems und/oder der Aktivkohle, durch Poren mit Porendurchmessern von ≤ 2 nm, insbesondere durch Mikroporen, gebildet sein.
  • Zudem kann das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle eine spezifische BET-Oberfläche im Bereich von 500 m2/g bis 3.500 m2/g, insbesondere 600 m2/g bis 3.000 m2/g, vorzugsweise 700 m2/g bis 2.750 m2/g, besonders bevorzugt 800 m2/g bis 2.500 m2/g, ganz besonders bevorzugt 1.200 m2/g bis 2.500 m2/g, weiter bevorzugt 1.700 m2/g bis 2.500 m2/g, aufweisen.
  • Insbesondere kann das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle eine durch Mikroporen gebildete Oberfläche von 400 bis 2.500 m2/g, insbesondere 500 bis 2.300 m2/g, vorzugsweise 600 bis 2.100 m2/g, bevorzugt 700 bis 1.900 m2/g, aufweisen.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann es gleichermaßen vorgesehen sein, dass das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle einen mittleren Porendurchmesser im Bereich von 0,8 nm bis 60 nm, insbesondere 1 nm bis 50 nm, bevorzugt 1,2 nm bis 40 nm, besonders bevorzugt 1,4 nm bis 30 nm, ganz besonders bevorzugt 1,6 nm bis 20 nm, weiter bevorzugt 1,8 nm bis 10 nm, noch weiter bevorzugt 2 nm bis 6 nm, aufweist.
  • Erfindungsgemäße kann das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle eine Druck- und/oder Berstfestigkeit (Gewichtsbelastbarkeit) pro Aktivkohlekorn, insbesondere pro Aktivkohlekügelchen, von mindestens 5 Newton, insbesondere mindestens 10 Newton, vorzugsweise mindestens 15 Newton, bevorzugt mindestens 20 Newton, aufweisen. Erfindungsgemäß kann das Katalysatorsystem bzw. die Aktivkohle insbesondere eine Druck- und/oder Berstfestigkeit (Gewichtsbelastbarkeit) pro Aktivkohlekorn, insbesondere pro Aktivkohlekügelchen, im Bereich von 5 bis 50 Newton, insbesondere 10 bis 45 Newton, vorzugsweise 15 bis 40 Newton, aufweisen.
  • Zusammenfassend ist festzustellen, dass es im Rahmen der vorliegenden Erfindung gelungen ist, die im Stand der Technik vorliegenden Nachteile, welche mit dem Einsatz von mit Katalysatoren ausgestatteter Aktivkohle in feinteiliger Form einhergehen, zu überwinden. Wie zuvor angeführt, liegen im Stand der Technik im Allgemeinen Katalysator enthaltende Aktivkohlen als feinvermahlenes Pulver vor, insbesondere um Stofftransportlimitierungen bei der gewünschten Zielreaktion zu vermindern. Die geringen Partikelgrößen führen jedoch insbesondere im Rahmen der Abtrennung des Katalysators nach dessen Verwendung, was in Bezug auf diskontinuierliche katalytische Prozesse einen unabdingbaren Prozessschritt darstellt, auch zu einem erheblichen Zeitaufwand. Die schlechte Abtrennbarkeit der Systeme des Standes der Technik wird dabei insbesondere durch eine geringe Schüttungsporosität des Filterkuchens verursacht. Wie gleichermaßen zuvor angeführt, können im Stand der Technik durch den Einsatz von partikulärer Aktivkohle, beispielsweise auf Basis von Kokosnussschalen oder von Formkohle die Separationszeiten in gewisser Weise vermindert werden, jedoch weisen derartige partikuläre Aktivkohlen eine vergleichsweise geringe mechanische Stabilität auf, so dass die zugrundeliegenden Kohlen insbesondere während der intensiven Rührprozesse im Rahmen der Katalyse weiter zerrieben werden.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist demgegenüber in völlig überraschender Weise gefunden worden, dass der Bereitstellung einer speziellen, mit einer katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten sphärischen bzw. kugelförmigen Aktivkohle die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden können.
  • In diesem Zusammenhang kommt dem Einsatz einer Beladung mit der katalytisch aktiven Komponente oxidierten sphärischen Aktivkohle eine hohe Bedeutung zu, wobei erfindungsgemäß in bevorzugter Weise diesbezüglich eine polymerbasierte Aktivkohle eingesetzt wird. In diesem Zusammenhang kann nämlich in Bezug auf die erfindungsgemäß bereitgestellten Katalysatorsysteme in völlig überraschender Weise keine signifikante Verringerung der katalytischen Aktivität durch Stofftransportlimitierung aufgefunden werden – und dies, obwohl die erfindungsgemäß eingesetzten Aktivkohlen große Teilchendurchmesser als pulverförmige Aktivkohlen aufweisen. Zudem lässt sich die für diskontinuierliche Verfahren relevante Separationszeit deutlich minimieren. Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele belegen sogar eine erhöhte katalytische Aktivität im Vergleich zu kommerziellen, pulverförmigen Referenzkatalysatoren, was die hervorragende Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Katalysatorsysteme belegt. Auch von daher führen die erfindungsgemäß bereitgestellten Katalysatorsysteme zu einer erheblichen Verkürzung der Prozesszeit, insbesondere auch im Hinblick auf diskontinuierliche Katalyseprozesse, bedingt durch eine Verkürzung von Separationsschritten bei erhöhter katalytischer Aktivität. Darüber hinaus führt der Einsatz der erfindungsgemäßen Katalysatorsysteme, welche synonym auch als Aktivkohle geträgerte Metallkatalysatoren bzw. Edelmetallkatalysatoren bezeichnet werden können, zu einer vereinfachten Dosierung, zu einem deutlich geringeren Reinigungsaufwand der zugrundeliegenden Apparaturen, zu minimierten Materialverlusten sowie im Allgemeinen zu einer vereinfachten Handhabung, was insgesamt auch vor dem Hintergrund der Kostenintensivität von Katalysatoren von großer Bedeutung ist und zu einer signifikanten Kostenersparnis führt.
  • Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen Katalysatorsysteme nach einer entsprechenden Reaktivierung des Katalysators in einfacher Weise wiederverwendet bzw. rezykliert werden. Insbesondere führt das ausgeprägte Mesoporensystem der erfindungsgemäß als Trägermaterial eingesetzten Aktivkohlen zu einer signifikanten Verbesserung der katalytischen Aktivität. Derartige Porensysteme sind in anderen Aktivkohlesystemen, wie pechbasierten Aktivkohlen oder dergleichen, nicht vorhanden. Zudem weisen die erfindungsgemäßen Katalysatorsysteme eine hohe mechanische Stabilität bzw. Abriebhärte auf, welche derjenigen von beispielsweise pechbasierten Aktivkohlen oder dergleichen weit überlegen ist.
  • Das erfindungsgemäße Katalysatorsystem eignet sich neben der diskontinuierlichen Verwendung auch in hervorragender Weise zum Einsatz in kontinuierlichen katalytischen Anwendungen, wobei die zugrundeliegenden Katalysatorsysteme beispielsweise in entsprechende Reaktionsgefäße bzw. Kartuschen gefüllt und kontinuierlich mit einem Edukte bzw. Reaktanden enthaltenden Medium durchströmt werden können, wobei im Rahmen der Verwendung des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems – im grundlegenden Gegensatz zum Einsatz von Pulverkohle – nur ein geringer Druckverlust mit entsprechend hohen Durchströmungsgeschwindigkeiten realisiert werden kann. Zudem kann der Druckverlust beispielsweise durch die gezielte Einstellung der Partikel- bzw. Teilchengrößen des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems entsprechend gesteuert werden, wobei kleinere Teilchen- bzw. Partikelgrößen tendenziell zu höheren Druckverlusten mit entsprechend geringeren Durchströmungsgeschwindigkeiten und große Teilchen- bzw. Partikelgrößen tendenziell zu geringeren Druckverlusten und höheren Durchströmungsgeschwindigkeiten führen, so dass auch auf diese Weise erfindungsgemäß ein maßgeschneidertes Katalysatorsystem bereitgestellt werden kann.
  • Wie zuvor angeführt, weist das erfindungsgemäße Katalysatorsystem ein breites Anwendungsspektrum auf. Neben seiner Verwendung in der Katalyse, insbesondere im industriellen Maßstab, eignet sich das erfindungsgemäße Katalysatorsystem insbesondere aufgrund seiner kombinierten Eigenschaften von Chemisorption einerseits und Physisorption andererseits auch für (ad-)sorptive Einzatzzwecke, beispielsweise zur Entfernung von toxischen Substanzen, wie Schad- oder Giftstoffen.
  • Das Katalysatorsystem nach der Erfindung kann zur Herstellung von Filtern und Filtermaterialien, insbesondere zur Entfernung von Schad-, Geruchs- und Giftstoffen, insbesondere aus Luft- und/oder Gasströmen, wie ABC-Schutzmaskenfiltern, Geruchsfiltern, Flächenfiltern, Luftfiltern, insbesondere Filtern für die Raumluftreinigung, adsorptionsfähigen und/oder chemisorptionsfähigen Trägerstrukturen und Filtern für den medizinischen Bereich verwendet werden.
  • Weiterhin eignet sich das erfindungsgemäßen Katalysatorsystem als Sorptionsspeicher für Gase oder Flüssigkeiten.
  • Zudem eignet sich das erfindungsgemäße Katalysatorsystem als Katalysator oder Katalysatorträger.
  • Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Katalysatorsystem eine hohe Eignung für die chemische Katalyse, insbesondere für die heterogene Katalyse und/oder für die diskontinuierliche oder kontinuierliche Katalyse auf.
  • In diesem Zusammenhang kann das erfindungsgemäße Katalysatorsystem beispielsweise zur Katalyse chemischer Prozesse und Reaktionen, insbesondere Oligomerisations- und Polymerisationsreaktionen, vorzugsweise von Olefinen, oder Hydrierungsreaktionen, verwendet werden.
  • Gleichermaßen kann das Katalysatorsystem nach der Erfindung in oder als Gassensoren oder in Brennstoffzellen verwendet werden.
  • Zudem eignet sich das Katalysatorsystem nach der Erfindung für sorptive, insbesondere adsorptive und/oder chemisorptive Anwendungen, vorzugsweise chemisorptive Anwendungen, insbesondere als vorzugsweise reaktives bzw. katalytisches Adsorbens.
  • Das Katalysatorsystem nach der Erfindung kann auch für die Gasreinigung bzw. für die Gasaufbereitung verwendet werden.
  • Insbesondere kann das erfindungsgemäße Katalysatorsystem für die Entfernung von Schadstoffen, insbesondere gasförmigen Schadstoffen, oder von umweltschädlichen, gesundheitsschädlichen oder toxischen Substanzen oder Gasen verwendet werden. Zudem kommt im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Verwendung des Katalysatorsystems nach der Erfindung zur Aufbereitung und/oder Bereitstellung von Reinraumatmosphären, insbesondere für die Elektroindustrie, insbesondere für die Halbleiter- oder Chipherstellung, in Betracht.
  • Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung – gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung – Schutzmaterialien, insbesondere für den zivilen oder militärischen Bereich, insbesondere Schutzbekleidung, wie Schutzanzüge, Schutzhandschuhe, Schutzschuhwerk, Schutzsocken, Kopfschutzbekleidung, sowie Schutzabdeckungen, vorzugsweise alle vorgenannten Schutzmaterialien für den ABC-Einsatz, welche unter Verwendung des Katalysatorsystems nach der Erfindung hergestellt sind bzw. welche das Katalysatorsystem nach der Erfindung aufweisen.
  • Darüber hinaus sind weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung – gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung – Filter und Filtermaterialien, insbesondere zur Entfernung von Schad-, Geruchs- und Giftstoffen aller Art, insbesondere aus Luft- und/oder Gasströmen, wie ABC-Schutzmaskenfilter, Geruchsfilter, Flächenfilter, Luftfilter, insbesondere Filter für die Raumluftreinigung, adsorptionsfähige Trägerstrukturen und Filter für den medizinischen Bereich, hergestellt unter Verwendung eines zuvor definierten Katalysatorsystems bzw. aufweisend ein zuvor definiertes Katalysatorsystem nach der Erfindung.
  • Die erfindungsgemäßen Filter und Filtermaterialien können dabei einen variablen Aufbau aufweisen:
    So kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Katalysatorsystem selbsttragend ist bzw. in Form einer insbesondere losen Schüttung vorliegt.
  • Alternativ kann es erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass das Katalysatorsystem auf einem Trägermaterial aufgebracht ist.
  • In diesem Zusammenhang kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Trägermaterial gasdurchlässig, insbesondere luftdurchlässig, ausgebildet ist.
  • Für diesen Fall kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Trägermaterial eine Gasdurchlässigkeit, insbesondere Luftdurchlässigkeit, von mindestens 10 l·m–2·s–1, insbesondere mindestens 30 l·m–2·s–1, vorzugsweise mindestens 50 l·m–2·s–1, besonders bevorzugt mindestens 100 l·m–2·s–1, ganz besonders bevorzugt mindestens 500 l·m–2·s–1, und/oder eine Gasdurchlässigkeit, insbesondere Luftdurchlässigkeit, von bis zu 10.000 l·m–2·s–1, insbesondere bis zu 20.000 l·m–2·s–1, bei einem Strömungswiderstand von 127 Pa aufweist.
  • Zudem kann es für diesen Fall gleichermaßen vorgesehen sein, dass das Trägermaterial eine dreidimensionale Struktur aufweist. Diesbezüglich kann das Trägermaterial als vorzugsweise offenporiger Schaumstoff, besonders bevorzugt als Polyurethanschaumstoff, ausgebildet sein.
  • Im Falle der zweidimensionalen Ausgestaltung des Trägermaterials kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das Trägermaterial als ein textiles Flächengebilde, vorzugsweise ein luftdurchlässiges Textilmaterial, bevorzugt als ein Gewebe, Gewirke, Gestricke, Gelege oder Textilverbundstoff, insbesondere Vlies (Nonwoven), ausgebildet ist. Insbesondere kann das Trägermaterial ein Flächengewicht von 5 bis 1.000 g/m2, insbesondere 10 bis 500 g/m2, bevorzugt 25 bis 450 g/m2, aufweisen.
  • Insbesondere kann im Fall einer zweidimensionalen Ausbildung des Trägermaterials das Trägermaterial ein natürliche Fasern und/oder synthetische Fasern (Chemiefasern) enthaltendes oder hieraus bestehendes textiles Flächengebilde ist, insbesondere wobei die natürlichen Fasern aus der Gruppe von Wollfasern und Baumwollfasern (CO) ausgewählt sind und/oder insbesondere wobei die synthetischen Fasern ausgewählt sind aus der Gruppe von Polyestern (PES); Polyolefinen, insbesondere Polyethylen (PE) und/oder Polypropylen (PP); Polyvinylchloriden (CLF); Polyvinylidenchloriden (CLF); Acetaten (CA); Triacetaten (CTA); Polyacryl (PAN); Polyamiden (PA), insbesondere aromatischen, vorzugsweise flammfesten Polyamiden; Polyvinylalkoholen (PVAL); Polyurethanen; Polyvinylestern; (Meth-)-Acrylaten; Polymilchsäuren (PLA); Aktivkohle; sowie deren Mischungen.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es im Ergebnis erstmals gelungen, ein leistungsfähiges Katalysatorsystem bereitzustellen, welches sowohl über hervorragende mechanische als auch katalytische Eigenschaften verfügt.
  • Weitere Ausgestaltungen, Abwandlungen, Variationen, Modifikationen, Besonderheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann beim Lesen der Beschreibung ohne Weiteres erkennbar und realisierbar ohne dass er dabei den Rahmen der vorliegenden Erfindung verlässt.
  • Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele veranschaulicht, welche die vorliegende Erfindung jedoch keinesfalls beschränken sollen.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIELE:
  • 1. Herstellung von erfindungsgemäßen, mit einer katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Katalysatorsystemen
  • Als Katalysatorträgermaterial, welches im Rahmen der vorliegenden Ausführungsbeispiele zum Erhalt erfindungsgemäßer Katalysatorsysteme mit einer katalytisch aktiven Komponente ausgerüstet wird, wird eine polymerbasierte sphärische Aktivkohle (PBSAC) eingesetzt, wobei die Aktivkohle ein Gesamtporenvolumen von etwa 1,2 cm3/g bei einem Mikroporenanteil von etwa 55 Vol.-% aufweist (mikro-/mesoporöse Aktivkohle). Eine derartige Ausgangsaktivkohle ist von der Fa. Blücher GmbH, Erkrath (Deutschland) erhältlich. Die zugrundeliegende Aktivkohle weist zudem eine Rütteldichte von etwa 350 g/l, eine mittlere Teilchengröße von etwa 0,175 µm, eine BET-Oberfläche von etwa 2.200 m2/g sowie einen mittleren Porendurchmesser von etwa 5 nm auf.
    • (i) Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems A1 werden 5 g der Ausgangsaktivkohle mit einer HNO3-Lösung (10 %) zusammengeführt, und die resultierende Mischung wird für 2,5 h gerührt. Anschließend wird überschüssige Salpetersäure abgetrennt. Die Aktivkohle wird bis zum Erreichen eines konstanten pH-Wertes mit destilliertem Wasser gewaschen und anschließend bei 120 °C auf Basis von in einem Vakuum von 10–2 mbar getrocknet.
    • Die so erhaltene, an ihrer Oberfläche oxidierte Aktivkohle wird mit einer Lösung der katalytisch aktiven Komponente (PdCl2) zusammengeführt, wobei die Lösung durch Zusammenführen von 29,5 ml Wasser, 5,5 ml 1 N Salzsäure und 0,42 g PdCl2 erhalten wird. Die resultierende Mischung wird für 24 h bei definierter Rührgeschwindigkeit gerührt. Anschließend wird die mit der katalytisch aktiven Komponente versehene Aktivkohle bzw. das Imprägnat abgetrennt und mit destilliertem Wasser gewaschen. Anschließend erfolgt eine Trocknung bei 120 °C in einem Vakuum von 10–2 mbar.
    • Das so erhaltene Katalysatorsystem wird anschließend in einem Strömungsrohr bei einer Temperatur von 80 °C in einem H2/N2-Gasgemisch mit einem Gehalt von 3,5 Vol.-% H2, bezogen auf das Atmosphärenvolumen, bei einem Gesamtvolumenstrom von etwa 100 l/h für eine Zeitdauer von 1 h zum Erhalt des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems reduziert.
    • (ii) Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems A2 wird zunächst eine Oxidation der Ausgangsaktivkohle unter Verwendung von Salpetersäure durchgeführt und die so erhaltene, an der Oberfläche oxidierte Aktivkohle getrocknet (vgl. obige Ausführungen unter (i)).
    • Zur Ausrüstung der Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente wird zunächst eine Lösung der katalytisch aktiven Komponente (auf Basis von H2PtCl6) hergestellt, indem 1,32 g H2PtCl6 (6H2O) in 59 ml H2O und 11 ml N-Salzsäure gelöst wird. Zu dieser Lösung werden anschließend 10 g der oxidierten Aktivkohle gegeben, und die so erhaltene Mischung wird für 24 h gerührt. Anschließend erfolgt eine Abtrennung der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle bzw. des Imprägnats, gefolgt von einem Spülen mit destilliertem Wasser, wiederum gefolgt von einer Trocknung der behandelten Aktivkohle bei 120 °C in einem Vakuum von 10–2 mbar.
    • Das erhaltene Katalysatorsystem wird anschließend einer Reduktion in einem Strömungsrohr bei etwa 300 °C unter Verwendung eines H2/N2-Gasgemischs mit einem H2-Gehalt von 3,5 Vol.-% bei einem Gesamtvolumenstrom von etwa 100 l/h für eine Zeitdauer von 1 h zum Erhalt des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems A2 unterzogen.
    • (iii) Weiterhin werden zur Herstellung des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems A3 10 g der zugrundeliegenden Aktivkohle mit einer Schwefelsäurelösung (50 %) zusammengeführt und die so erhaltene Mischung wird bei einer Temperatur von 90 °C für eine Zeitdauer von 2,5 h gerührt. Anschließend wird überschüssige Oxidationslösung abgetrennt und die so erhaltene, an ihrer Oberfläche oxidierte Aktivkohle bis zum Erreichen eines konstanten pH-Wertes mit destilliertem Wasser gewaschen. Anschließend erfolgt eine Trocknung bei etwa 120 °C unter einem Vakuum von 10–2 mbar.
    • Zur Ausrüstung der so erhaltenen Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente (auf Basis von RuCl3) wird die zugrundeliegende Aktivkohle anschließend mit einer Lösung der katalytisch aktiven Komponente zusammengeführt, wobei die Lösung 0,56 g RuCl3(H2O) aufweist, welches in 29,5 ml destilliertem Wasser und 1.100 ml einer 1 N-Salzsäurelösung gelöst wird. Die so erhaltene Mischung wird für 24 h gerührt. Anschließend erfolgt eine Abtrennung der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle sowie ein Spülen der erhaltenen Aktivkohle mit destilliertem Wasser.
    • Nach Trocknung der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle bei 120 °C im Vakuum bei 10–2 mbar erfolgt eine Reduktion der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle in einem Strömungsrohr bei 300 °C unter Verwendung eines H2/N2-Gasgemischs 3,5 Vol.-% H2 bei einem Gesamtvolumenstrom von etwa 100 l/h für eine Zeitdauer von 1 h zum Erhalt des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems A3.
    • (iv) Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems A4 wird im Allgemeinen wie unter Ausführungsbeispiel (i) beschrieben verfahren, jedoch mit der Maßgabe, dass die durchgeführte Oxidationsbehandlung der zugrundeliegenden Aktivkohle unter Einsatz von (Luft-)Sauerstoff als Oxidationsmittel durchgeführt wird. Hierzu wird die Ausgangsaktivkohle im Luftstrom bei 450 °C für eine Zeitdauer von 3 h erhitzt.
    • (v) Weiterhin wird zur Herstellung des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems A5 gemäß den Ausführungen unter Ausführungsbeispiel (i) verfahren, wobei jedoch die Oxidation der Ausgangsaktivkohle unter Einsatz von Wasserstoffperoxid (H2O2) durchgeführt wird. Hierzu wird die eingesetzten Ausgangsaktivkohle mit einer H2O2-Lösung (10 %) bei Raumtemperatur zusammengeführt, und die so erhaltene Mischung wird für 2,5 h gerührt. Anschließend wird überschüssiges Oxidationsmittel abgetrennt und die erhaltene oxidierte Aktivkohle bis zum Erhalt eines konstanten pH-Wertes mit destilliertem Wasser gewaschen.
    • (vi) Darüber hinaus wird gemäß den Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel (i) ein erfindungsgemäßes Katalysatorsystem A6 hergestellt, bei welchem jedoch der abschließende Schritt der Reduktion der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle bzw. des Katalysatorsystems nicht durchgeführt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Katalysatorsystem A6 handelt es sich somit um ein solches Katalysatorsystem, bei welchem die Aktivkohle als Trägermaterial in dem erhaltenen (End-)Produkt in oxidierter Form vorliegt (erfindungsgemäßes Katalysatormaterial A6).
    • (vii) In vergleichbarer Weise wird ein erfindungsgemäßes Katalysatorsystem A7 auf Basis der Ausführungen gemäß Ausführungsbeispiel (ii) hergestellt, jedoch mit der Maßgabe, dass die mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüstete Aktivkohle anschließend nicht reduziert wird. In Bezug auf die erfindungsgemäße Aktivkohle A7 verhält es sich somit derart, dass in dem resultierenden Katalysatorsystem als Endprodukt eine oxidierte Aktivkohle vorliegt, welche mit einer katalytisch aktiven Komponente ausgerüstet ist.
  • 2. Herstellung von weiteren Katalysatorsystemen (Vergleich):
  • In einem ersten Herstellungskomplex werden Katalysatorsysteme auf Basis einer kugelförmigen Aktivkohle als Ausgangsaktivkohle, wie sie zuvor unter Ziffer 1.) beschrieben ist, hergestellt. Die resultierenden Katalysatorsysteme unterscheiden sich jedoch von den unter Ziffer 1.) beschriebenen erfindungsgemäßen Katalysatorsystemen insbesondere dahingehend, dass die Beladung mit der katalytisch aktiven Komponente an den unter Verwendung nicht oxidierter Ausgangsaktivkohlen durchgeführt wird. Somit erfolgt in Bezug auf die nachfolgenden Katalysatorsysteme vor Beladung mit der katalytisch aktiven Komponente kein Oxidationsschritt. Zu den entsprechenden Katalysatorsystemen im Einzelnen:
    • (viii) Auf Basis der Ausführungen zu Ausführungsbeispiel (i) mit dem dort beschriebenen erfindungsgemäßen Katalysatorsystem A1 wird eine entsprechendes Katalysatorsystem hergestellt, jedoch mit der Maßgabe, dass, wie zuvor angeführt, keine Oxidationsbehandlung vor Beladung mit der katalytisch aktiven Komponente durchgeführt wird. Es resultiert ein Katalysatorsystem B1 auf Basis einer auch bei der Beladung mit der katalytisch aktiven Komponente nicht oxidierten Aktivkohle.
    • (ix) In vergleichbarer Weise wird in Anlehnung an die Ausführungen gemäß Ausführungsbeispiel (ii) mit dem dort beschriebenen Katalysatorsystem A2 ein entsprechendes Katalysatorsystem B2 hergestellt, gleichermaßen mit der Maßgabe, dass vor Beladung mit der katalytisch aktiven Komponente keine Oxidation der Aktivkohle durchgeführt wird.
    • (x) Schließlich wird ein Katalysatorsystem B3 in Anlehnung an die Ausführungen zu Ausführungsbeispiel (iii) mit dem dort beschriebenen Katalysatorsystem bereitgestellt. Auch bei dem Katalysatorsystem B3 handelt es sich somit um ein solches Katalysatorsystem, bei welchem die als Trägermaterial fungierende Aktivkohle vor der Beladung bzw. Ausrüstung mit der katalytisch aktiven Komponente keiner Oxidationsreaktion unterzogen wird.
  • Darüber hinaus wird ein weiteres (Vergleichs-)Katalysatorsystem hergestellt, wobei diesbezüglich eine andersartige Ausgangsaktivkohle eingesetzt wird, wie nachfolgend beschrieben:
    • (xi) Zur Herstellung des (Vergleichs-)Katalysatorsystems B4 wird eine Aktivkohle eingesetzt, welche durch entsprechende Verarbeitung von Kokosnussschalen als Ausgangsmaterial gewonnen wird. Die kokosnussschalenbasierte Aktivkohle wird mit der gemäß Ausführungsbeispiel (i) eingesetzten katalytisch aktiven Komponente ausgerüstet. Bei dem resultierenden Katalysatorsystem handelt es sich um eine feinteilige Pulverkohle.
  • Die erhaltenen Katalysatorsysteme werden nachfolgend hinsichtlich ihrer entsprechenden Eigenschaften untersucht, wie nachfolgend ausgeführt:
  • 3. Herstellung weiterer erfindungsgemäßer Katalysatorsysteme auf Basis unterschiedlicher Porositäten
  • Darüber hinaus werden weitere erfindungsgemäße Aktivkohlen A8 und A9 auf Basis der Ausführungen gemäß Ausführungsbeispiel (i) hergestellt. Jedoch wurden in Bezug auf die erfindungsgemäßen Katalysatorsysteme A8 und A9 PBSAC-basierte Aktivkohlen mit weiter erhöhtem Anteil an Mesoporen (Katalysatorsystem A8) bzw. mit erhöhtem Makroporenanteil (Katalysatorsystem A9) eingesetzt.
  • 4. Untersuchungen/Eigenschaften der erfindungsgemäßen Katalysatorsysteme und entsprechender Vergleichskatalysatorsysteme:
    • 1a. Gemäß einem ersten Untersuchungskomplex werden die katalytischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Katalysatorsystems A1 untersucht. Hierzu wird ein Katalysatorsystem A1 eingesetzt, welches einen Katalysatorgehalt von 5 Gew.-%, bezogen auf das Katalysatorsystem, aufweist. Untersucht wird die katalytische Hydrierung von Zimtsäure zu Hydrozimtsäure.
    • Hierzu wird die Reaktion in einem Stahlautoklaven mit Begasungsrührer durchgeführt. Es erfolgt nach definierten Zeitintervallen eine Probeentnahme sowie eine Charakterisierung des Zielproduktes in Form von Hydrozimtsäure mittels Gaschromatographie bzw. mittels Gaschromatographie mit Massenspektrometrie-Kopplung (GC-MS). Hierzu wird eine Zimtsäurelösung mit 0,24 mol/l in 200 ml Ethanol eingesetzt. Die Menge an eingesetztem Katalysator beträgt 0,5 g (weitere Reaktionsparameter: URührer = 1.500 rpm, pH2 = 30 bar sowie T = 40 °C).
    • In entsprechender Weise werden das erfindungsgemäße Katalysatorsystem A6 (ohne Reduktionsbehandlung), das (Vergleichs-)Katalysatorsystem B1 (ohne Oxidationsbehandlung) sowie das Katalysatorsystem auf Basis einer mit einer katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten feinteiligen bzw. pulverförmigen Aktivkohle (Katalysatorsystem B4) untersucht.
    • 1 zeigt die diesbezüglich gefundenen Ergebnisse. In 1 ist der zeitliche Verlauf der Bildung von Hydrozimtsäure aus Zimtsäure unter Verwendung der zuvor angeführten Katalysatoren dargestellt. Wie 1 zu entnehmen ist, ergibt sich für das erfindungsgemäße Katalysatorsystem A1 der höchste Umsatz und somit die größte katalytische Aktivität. Für das erfindungsgemäße Katalysatorsystem A6 resultieren geringere Stoffumsätze, so dass eine geringere katalytische Aktivität vorliegt, welche jedoch im Vergleich zu dem nicht erfindungsgemäßen Katalysatorsystem B1 noch signifikant größer ist. Insgesamt weisen die Katalysatorsysteme A1, A6 sowie B1 im Vergleich zu dem Referenzsystem B4 höhere Umsätze auf, wobei das (Vergleichs-)Katalysatorsystem B1 im Vergleich zu dem Referenz-Katalysatorsystem B4 die geringsten Steigerungen in der katalytischen Aktivität aufweist. In 1 ist auf der entsprechenden Y-Achse der Umsatz (in %) angegeben, während die X-Achse die modifizierte Verweilzeit Tmod, bezogen auf die Menge an Edelmetall und dem Gesamtvolumen, angibt.
    • 1b. In Anlehnung an die Ausführungen unter 1a.) werden zudem die erfindungsgemäßen Katalysatorsysteme A8 und A9 in Bezug auf die Umsetzung von Zimtsäure zu Hydrozimtsäure untersucht. In diesem Zusammenhang ergeben sich für das erfindungsgemäße Katalysatorsystem A9 (höherer Mesoporenanteil) im Vergleich zu dem erfindungsgemäßen Katalysatorsystem A1 (mikro-/mesoporöse Aktivkohle) weiter erhöhte Umsätze und somit eine weiter erhöhte katalytische Aktivität. Das erfindungsgemäße Katalysatorsystem A9 (höherer Anteil an Makroporen) weist gegenüber den Katalysatorsystemen A1 und A9 geringere Umsätze und damit eine geringere katalytische Aktivität auf, welche jedoch insgesamt immer noch als hoch einzustufen ist.
    • 2. In einem weiteren Untersuchungskomplex werden weitere Katalysatorsysteme in Bezug auf ihre Eigenschaften im Rahmen der katalytischen Umsetzung bzw. Hydrierung von Hexanal zu Hexanol untersucht. Die eingesetzten Katalysatorsysteme weisen einen Gehalt an katalytisch aktiver Komponente von etwa 5 Gew.-%, bezogen auf das jeweilige Katalysatorsystem, auf. Diesbezüglich wird das erfindungsgemäße Katalysatorsystem A2 sowie das erfindungsgemäße Katalysatorsystem A7 im Vergleich zu dem Katalysatorsystem B2 (Vergleich) und dem Katalysatorsystem B4 (Vergleich) untersucht.
    • Die Reaktion wird in einem Stahlautoklaven mit Begasungsrührer durchgeführt. Es erfolgt nach definierten Zeitintervallen eine Probeentnahme und eine Charakterisierung des Zielprodukts mittels Gaschromatografie bzw. GC-MS (weitere Versuchsparameter: c0,Hexanal = 0,04 mol/l in 200 ml Ethanol, mKatalysa tor = 0,5 g, URührer = 1.500 rpm, PH2 = 30 bar und T = 40 °C).
    • 2 zeigt den zeitlichen Verlauf der Bildung von Hexanol aus Hexanal für die jeweils eingesetzten Katalysatorsysteme. In diesem Fall zeigt sich ein schnellerer Umsatz bzw. eine höhere katalytische Aktivität bei den erfindungsgemäßen Katalysatorsystemen A2 bzw. A7, wobei sich für das erfindungsgemäße Katalysatorsystem A2 der höchste Umsatz und damit die höchste katalytische Aktivität ergibt. Niedrigere Werte werden für das (Vergleichs-)Katalysatorsystem B2 ermittelt, welche geringfügig größer sind als diejenigen für das Katalysatorsystem B4. In 2 ist auf der entsprechenden Y-Achse der Umsatz (in %) angegeben, während die X-Achse die modifizierte Verweilzeit Tmod, bezogen auf die Menge an Edelmetall und Gesamtvolumen, angibt.
    • Die zuvor angeführten Untersuchungen zeigen die mit den erfindungsgemäßen Katalysatorsystemen einhergehende Umsatzsteigerung und damit die jeweils erhöhte katalytische Aktivität des zugrundeliegenden Systems, wobei sich in diesem Zusammenhang für das nach Ausrüstung mit der katalytisch aktiven Komponente reduzierte Katalysatorsystem A2 die besten Werte ermitteln lassen.
    • 3. In einem zweiten Untersuchungskomplex wurde die Beständigkeit bzw. die Elutionsstärke der aufgebrachten katalytisch reaktiven Komponente und somit die diesbezügliche Stabilität der jeweiligen Katalysatorsysteme untersucht. Hierzu werden jeweils Katalysatorsysteme eingesetzt, welche die katalytisch aktive Komponente jeweils in Mengen von 5 Gew.-%, bezogen auf das Katalysatorsystem, aufweisen. Hierzu wird das erfindungsgemäße Katalysatorsystem A1 mit dem nicht reduzierten Katalysatorsystem A6 sowie dem (Vergleichs-)Katalysatorsystem B1 (nicht oxidierte Aktivkohle) und (dem Vergleichs-)Katalysatorsystem D (Aktivkohle auf Basis von Kokosnussschalen) verglichen. Hierzu wird jeweils 1 g des zu untersuchenden Katalysatorsystems in eine Salzsäure sowie Salpetersäure enthaltende wässrige Lösung gegeben (Säuregehalt jeweils 1 Gew.-%, bezogen auf die Lösung) und für 24 Stunden unter Rühren in der Lösung belassen. Anschließend werden die gewaschenen und getrockneten Katalysatorsysteme hinsichtlich des Gehalts an katalytisch reaktiver Komponente untersucht: während für das Katalysatorsystem A1 keine Verringerung der Menge an katalytischer Komponente beobachtet werden konnte, wurde für das Katalysatorsystem A6 eine geringfügige Verringerung ermittelt, wobei der Gehalt an Katalysator nach der entsprechenden Elutions- bzw. Säurebehandlung auf einen Wert von 4,8 Gew.-% zurückgegangen ist. Für das Katalysatorsystem B1 konnte ein Gehalt an katalytisch aktiver Komponente von 2,7 Gew.-% ermittelt werden, während sich für das Katalysatorsystem D der höchste Rückgang auf einen Wert von 1,9 Gew.-% ergibt. Die jeweiligen Gewichtsangaben beziehen sich auf das Gesamtgewicht des Katalysatorsystems. Die vorliegenden Untersuchungen zeigen somit, dass es sich bei den erfindungsgemäßen Katalysatorsystemen um besonders elutionsstabile Systeme mit fester Anbindung der katalytisch aktiven Komponente handelt, so dass bei entsprechende Elutionsbehandlung bzw. im Anwendungseinsatz nur geringe Verluste an katalytisch aktiver Komponente auftreten.
    • 4. In einem weiteren Untersuchungskomplex wird die Verteilung der katalytisch aktiven Komponente im Querschnitt der jeweils im Rahmen dieser Untersuchung eingesetzten Katalysatorsysteme untersucht, wobei die diesbezügliche Bestimmung auf Basis von Rasterelektronenmikroskopie-Untersuchungen (REM), kombiniert mit energiedispersiver Röntgenspektroskopie (XDR) für die verschiedenen Katalysatorsysteme durchgeführt wird. Hierzu werden die erfindungsgemäßen Katalysatorsysteme A1 sowie A6 einerseits und das (Vergleichs-)Katalysatorsystem B1 sowie das Referenz-Katalysatorsystem D andererseits verglichen: während sich sowohl für das erfindungsgemäße Katalysatorsystem A1 als auch für das erfindungsgemäße Katalysatorsystem A6 jeweils relativ homogene Beladungen entlang des Radius der zugrunde liegenden kugelförmigen Aktivkohle mit einer jeweils leichten Konzentrationserhöhung an der Außenseite (d.h. in Richtung der Kugeloberfläche) ergeben, wobei in Bezug auf das erfindungsgemäße Katalysatorsystem A1 eine nochmals homogenere Verteilung im Vergleich zu dem erfindungsgemäßen Katalysatorsystem A6 erhalten wird, resultiert für das Katalysatorsystem B1 eine deutlich weniger homogene Verteilung, wobei es jedoch auch hier grundsätzlich noch gewährleistet ist, dass auch im Inneren der kugelförmigen Aktivkohle eine gewisse Menge an katalytisch aktiver Komponente vorliegt. Jedoch ist deren Konzentration bzw. Menge in den äußeren Bereichen der zugrundeliegenden Kugelstruktur deutlich erhöht. Was schließlich das Katalysatorsystem D anbelangt, so wird hier eine stark inhomogene Verteilung der katalytisch aktiven Komponente entlang des Radius bzw. Querschnitts der Aktivkohle beobachtet, wobei nämlich das Innere der zugrundeliegenden kornförmigen Partikel nahezu nicht mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüstet ist. Im Ergebnis ergeben sich somit für die erfindungsgemäßen Katalysatorsysteme deutlich homogenere Verteilungen der katalytisch aktiven Komponente in der zugrundeliegenden und als Trägermaterial eingesetzten Aktivkohle, einhergehend mit einer höheren bzw. verbesserten katalytischen Aktivität der jeweils erfindungsgemäßen Katalysatorsysteme.
  • Im Ergebnis zeigen die zugrundeliegenden Untersuchungen somit insgesamt, dass die auf Basis des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltenen Katalysatorsysteme gegenüber solchen des Standes der Technik über signifikant verbesserte Eigenschaften verfügen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 2936362 C2 [0025]
    • DE 4328219 A1 [0072]
    • DE 4304026 A1 [0072]
    • DE 19600237 A1 [0072]
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    • US 7737038 B2 [0072]
    • DE 10254241 A1 [0073]
    • WO 200404/6033 A1 [0073]
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    • US 2006/148645 A1 [0073]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • ISO 562:1981 [0087]
    • ASTM D2862-97/04 [0140]
    • DIN 53194 [0141]
    • ASTM B527-93/00 [0142]
    • ASTM D3802-05 [0143]
    • L. Gurvich (1915), J. Phys. Chem. Soc. Russ. 47, 805 [0145]
    • S. Lowell et al., Characterization of Porous Solids and Powders: Surface Area Pore Size and Density, Kluwer Academic Publishers, Article Technology Series, Seiten 111 ff [0145]
    • sorbats darstellt (vgl. auch Formel (8.20) gemäß Seite 111, Kapitel 8.4.) von S. Lowell et al. [0145]
    • R. W. Magee, Evaluation of the External Surface Area of Carbon Black by Nitrogen Adsorption, Presented at the Meeting of the Rubber Division of the American Chem. Soc., October 1994, z. B. referiert in: Quantachrome Instruments, AUTOSORB-1, AS1 WinVersion 1.50, Operating Manual, OM, 05061, Quantachrome Instruments 2004, Florida, USA, Seiten 71 ff [0147]
    • ASTM D6556-04 [0151]
    • ASTM D6556-04 [0152]
    • Römpp Chemielexikon, 10. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart/New York, Stichwort: "BET-Methode", einschließlich der dort referierten Literatur [0152]
    • Winnacker-Küchler (3. Auflage), Band 7, Seiten 93 ff. sowie auf Z. Anal. Chem. 238, Seiten 187 bis 193 (1968) [0152]

Claims (95)

  1. Katalysatorsystem, insbesondere geträgerter Katalysator, wobei das Katalysatorsystem mindestens eine auf einem Katalysatorträger aufgebrachte katalytisch aktive Komponente, insbesondere mindestens eine an einem Katalysatorträger fixierte katalytisch aktive Komponente, aufweist, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall umfasst und/oder hieraus besteht, wobei das Katalysatorsystem erhältlich ist durch ein Verfahren, wobei zunächst eine als Katalysatorträger eingesetzte kugelförmige Aktivkohle einer Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, unterzogen wird und wobei nachfolgend die auf diese Weise erhaltene oxidierte, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierte Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüstet und/oder beladen und/oder beschichtet und/oder imprägniert wird, insbesondere durch Aufbringen und/oder Inkontaktbringen, vorzugsweise Fixierung, der katalytisch aktiven Komponente auf dem Katalysatorträger, gegebenenfalls gefolgt von einer Reduktion des auf diese Weise erhaltenen Katalysatorsystems.
  2. Katalysatorsystem, insbesondere geträgerter Katalysator, wobei das Katalysatorsystem mindestens eine auf einem Katalysatorträger aufgebrachte katalytisch aktive Komponente, insbesondere mindestens eine an einem Katalysatorträger fixierte katalytisch aktive Komponente, aufweist, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall umfasst und/oder hieraus besteht, wobei das Katalysatorsystem erhältlich ist durch ein Verfahren, insbesondere wie in Anspruch 1 definiert, wobei das Verfahren die folgenden Schritte in der nachstehend spezifizierten Abfolge (a) bis (d) umfasst: (a) Herstellung und/oder Bereitstellung einer als Katalysatorträger eingesetzten kugelförmigen Aktivkohle; (b) Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der kugelförmigen Aktivkohle; (c) Ausrüstung und/oder Beladung und/oder Beschichtung und/oder Imprägnierung der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente insbesondere zum Erhalt des Katalysatorsystems, insbesondere durch Aufbringen und/oder Inkontaktbringen, vorzugsweise Fixierung, der katalytisch aktiven Komponente auf dem Katalysatorträger, und (d) gegebenenfalls Reduktion des in Verfahrensschritt (c) erhaltenen Katalysatorsystems, insbesondere der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle.
  3. Katalysatorsystem, insbesondere geträgerter Katalysator, wobei das Katalysatorsystem mindestens eine auf einem Katalysatorträger aufgebrachte katalytisch aktive Komponente, insbesondere mindestens eine an einem Katalysatorträger fixierte katalytisch aktive Komponente, aufweist, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall umfasst und/oder hieraus besteht, wobei das Katalysatorsystem erhältlich ist durch ein Verfahren, insbesondere wie in Anspruch 1 oder 2 definiert, wobei zunächst eine als Katalysatorträger eingesetzte kugelförmige Aktivkohle einer Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, unterzogen wird, wobei die auf diese Weise erhaltene Aktivkohle, vorzugsweise in Form einer Vielzahl kugelförmiger Aktivkohlepartikel, mit einer gegebenenfalls gelösten und/oder dispergierten katalytisch aktiven Komponente in Kontakt gebracht wird, insbesondere benetzt und/oder beladen und/oder bedeckt wird, insbesondere wobei nachfolgend gegebenenfalls zur Lösung und/oder Dispersion eingesetztes Löse- und/oder Dispergiermittel und/oder gegebenenfalls eine nicht von der Aktivkohle aufgenommene und/oder überschüssige Menge an katalytisch aktiver Komponente entfernt und/oder abgetrennt wird.
  4. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Aktivkohle erhältlich ist durch Carbonisierung und nachfolgende Aktivierung eines Ausgangsmaterials auf Basis organischer Polymere, gefolgt von einer Oxidation(sbehandlung), wobei die Oxidation(sbehandlung) vor dem Aufbringen, insbesondere Fixieren, der katalytisch aktiven Komponente durchgeführt wird, und gegebenenfalls gefolgt von einer Reduktion(sbehandlung), wobei die Reduktion(sbehandlung) nach dem Aufbringen, insbesondere Fixieren, der katalytisch aktiven Komponente durchgeführt wird.
  5. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Aktivkohle aus einem Ausgangsmaterial auf Basis organischer Polymere, insbesondere auf Basis sulfonierter organischer Polymere, vorzugsweise auf Basis von divinylbenzolvernetztem Polystyrol, bevorzugt auf Basis von Styrol/Divinylbenzol-Copolymeren, erhalten wird, insbesondere durch Carbonisierung und nachfolgende Aktivierung des Ausgangsmaterials.
  6. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 4 oder 5, wobei der Gehalt an Divinylbenzol in dem Ausgangsmaterial im Bereich von 1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, insbesondere 1 Gew.-% bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 1,5 Gew.-% bis 12,5 Gew.-%, bevorzugt 2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Ausgangsmaterial, liegt.
  7. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das Ausgangsmaterial vom Geltyp oder vom makroporösen Typ, insbesondere vom Geltyp, ist.
  8. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei als Katalysatorträger eine polymerbasierte sphärische Aktivkohle (PBSAC) eingesetzt wird und/oder wobei die Aktivkohle eine polymerbasierte sphärische Aktivkohle (PBSAC) ist und/oder wobei die Aktivkohle eine fraktale Dimension der offenen Porosität im Bereich von 2,6 bis 2,99 insbesondere 2,7 bis 2,95, vorzugsweise 2,8 bis 2,95, aufweist und/oder wobei die Aktivkohle eine fraktale Dimension der offenen Porosität von mindestens 2,7, insbesondere mindestens 2,8, vorzugsweise mindestens 2,85, bevorzugt mindestens 2,9, aufweist.
  9. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle unter Verwendung mindestens eines Oxidationsmittels durchgeführt wird, insbesondere wobei das Oxidationsmittel ausgewählt wird aus der Gruppe von Sauerstoff, Ozon, anorganischen oder organischen Oxiden und Peroxiden sowie anorganischen oder organischen Säuren und Persäuren und deren Kombinationen, bevorzugt aus der Gruppe von Sauerstoff, Wasserstoffperoxid (H2O2), Salpetersäure (HNO3), Stickoxiden (bevorzugt NO und/oder NO2) und Schwefelsäure (H2SO4) sowie deren Kombinationen.
  10. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle unter Erwärmen erfolgt, insbesondere wobei die Oberflächenoxidation bei solchen Temperaturen erfolgt, dass eine Reaktion des Oxidationsmittels mit der Aktivkohle unter Ausbildung von sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen an der Oberfläche der Aktivkohle erfolgt, und/oder insbesondere wobei die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle im Temperaturbereich von –20 °C bis 1.000 °C, insbesondere 0 °C bis 700 °C, vorzugsweise 10 °C bis 600 °C, bevorzugt 20 °C bis 500 °C, besonders bevorzugt 250 °C bis 500 °C, durchgeführt wird und/oder insbesondere wobei Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle für eine Zeitdauer von bis zu 48 h, insbesondere bis zu 24 h, bevorzugt bis zu 12 h, durchgeführt wird und/oder insbesondere wobei die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle für eine Zeitdauer im Bereich von 1 Minute bis 600 Minuten, insbesondere 5 Minuten bis 500 Minuten, bevorzugt 10 Minuten bis 400 Minuten, durchgeführt wird.
  11. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle unter Verwendung mindestens eines Oxidationsmittels durchgeführt wird, wobei das Oxidationsmittel ausgewählt wird aus der Gruppe von anorganischen oder organischen Oxiden und Peroxiden sowie anorganischen oder organischen Säuren und Persäuren und deren Kombinationen, bevorzugt aus der Gruppe von Wasserstoffperoxid (H2O2), Salpetersäure (HNO3), Stickoxiden (bevorzugt NO und/oder NO2) und Schwefelsäure (H2SO4), insbesondere wobei die Oberflächenoxidation im Temperaturbereich von –20 °C bis 500 °C, insbesondere –10 °C bis 400 °C, vorzugsweise 0 °C bis 350 °C, bevorzugt 10 °C bis 300 °C, besonders bevorzugt 15 °C bis 250 °C, ganz besonders bevorzugt 20 °C bis 200 °C, durchgeführt wird.
  12. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle unter Verwendung mindestens eines Oxidationsmittels durchgeführt wird, wobei das Oxidationsmittel ausgewählt wird aus der Gruppe von Sauerstoff und Ozon, vorzugsweise Sauerstoff, insbesondere wobei die Oberflächenoxidation im Temperaturbereich von 100 °C bis 1.000 °C, insbesondere 150 °C bis 900 °C, vorzugsweise 200 °C bis 750 °C, bevorzugt 225 °C bis 600 °C, besonders bevorzugt 250 °C bis 500 °C, ganz besonders bevorzugt 250 °C bis 450 °C, durchgeführt wird.
  13. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle unter Ausbildung einer hydrophilen Oberfläche der Aktivkohle durchgeführt wird und/oder wobei die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle unter Ausbildung von sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen an der Oberfläche der Aktivkohle durchgeführt wird und/oder wobei die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle zu einer Ausbildung von sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen insbesondere an der Oberfläche der Aktivkohle führt, insbesondere wobei die sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen ausgewählt werden aus sauren und basischen sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen sowie deren Kombinationen, insbesondere sauren und basischen Oberflächenoxiden, und/oder insbesondere wobei die sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen ausgewählt werden aus Hydroxyl-, Carboxyl-, Carbonyl-, Anhydrid-, Lacton-, Chinon-, Pyron-, Chromen- und Ethergruppen sowie deren Kombinationen.
  14. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle durchgeführt wird derart, dass die auf diese Weise erhaltene oxidierte, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierte Aktivkohle einen Gehalt an sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen, berechnet und/oder ausgedrückt als Gehalt an flüchtigen Bestandteilen ("fB") und bezogen auf das Trockengewicht der oxidierten Aktivkohle, von mindestens 1 Gew.-%, insbesondere mindestens 2 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 3 Gew.-%, bevorzugt mindestens 4 Gew.-%, und/oder im Bereich von 1 Gew.-% bis 30 Gew.-%, insbesondere 1,5 Gew.-% bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 2 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bevorzugt 3 Gew.-% bis 15 Gew.-%, aufweist, insbesondere wobei der Gehalt an sauerstoffhaltigen funktionellen Gruppen durch Temperatur und/oder Zeitdauer und/oder Art und/oder Konzentration an Oxidationsmittel eingestellt wird.
  15. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei durch die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der pH-Wert, insbesondere der Oberflächen-pH-Wert, der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle um einen Wert von mindestens 0,25, insbesondere mindestens 0,5, vorzugsweise mindestens 0,75, bevorzugt mindestens 1, besonders bevorzugt mindestens 1,5, bezogen auf die nicht oxidierte (Ausgangs-)Aktivkohle, verändert wird; und/oder dass die Acidität der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle erhöht und/oder der pH-Wert, insbesondere der Oberflächen-pH-Wert, der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle verringert wird, insbesondere um einen Wert von mindestens 0,25, insbesondere mindestens 0,5, vorzugsweise mindestens 0,75, bevorzugt mindestens 1, besonders bevorzugt mindestens 1,5, oder aber dass die Basizität der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle erhöht und/oder der pH-Wert, insbesondere der Oberflächen-pH-Wert, der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle erhöht wird, insbesondere um einen Wert von mindestens 0,25, insbesondere mindestens 0,5, vorzugsweise mindestens 0,75, bevorzugt mindestens 1, besonders bevorzugt mindestens 1,5.
  16. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Anschluss an die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, und insbesondere vor der Ausrüstung und/oder Beladung und/oder Beschichtung und/oder Imprägnierung mit der katalytisch aktiven Komponente eine Aufreinigung und/oder Trocknung der oxidierten Aktivkohle erfolgt, insbesondere wobei die Aufreinigung mittels mindestens eines Waschvorgangs in einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, erfolgt und/oder insbesondere wobei die Trocknung unter Erwärmung der an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle, insbesondere auf Temperaturen im Bereich von 40 °C bis 200 °C, insbesondere 50 °C bis 150 °C, vorzugsweise 60 °C bis 120 °C, erfolgt; und/oder insbesondere wobei die Trocknung unter reduziertem (Luft-)Druck und/oder im Vakuum durchgeführt wird und/oder insbesondere wobei die Trocknung bei einem (Luft-)Druck im Bereich von 0,01 Pa bis 100 Pa, insbesondere 0,1 Pa bis 10 Pa, erfolgt.
  17. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall, insbesondere in Form einer Metallverbindung, vorzugsweise in Form einer ionischen Metallverbindung, und/oder insbesondere in elementarer Form, aufweist und/oder hieraus besteht.
  18. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall in einer positiven Oxidationsstufe, insbesondere mindestens ein Metallkation, aufweist, insbesondere wobei die Oxidationsstufe des Metalls im Bereich von +I bis +VII, insbesondere im Bereich von +I bis +IV, vorzugsweise im Bereich von +I bis +III, liegt und besonders bevorzugt +I oder +II ist, und/oder wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall mit der Oxidationsstufe Null aufweist.
  19. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall aus den Haupt- oder Nebengruppen des Periodensystems der Elemente oder mindestens ein Lanthanid aufweist.
  20. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall, ausgewählt aus Elementen der Hauptgruppe IV oder der Nebengruppen I, II, III, IV, V, VI, VII und VIII des Periodensystems der Elemente, insbesondere aus Elementen der Hauptgruppe IV oder der Nebengruppen I und II des Periodensystems der Elemente, aufweist.
  21. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe von Cu, Ag, Au, Zn, Hg, Sn, Ce, Ti, Zr, V, Nb, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Bi, Ru, Os, Co, Rh, Re, Ir, Ni, Pd und Pt, insbesondere Fe, Bi, V, Cu, Pb, Zn, Ag, Sn, Pd, Pt, Ru und Ni, vorzugsweise Fe, Bi, V, Cu, Pt, Ru und Pb, bevorzugt Pd, Pt und Ru, aufweist.
  22. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens eine vorzugsweise in einem insbesondere wässrigen und/oder insbesondere wässrig-basierten Löse- und/oder Dispergiermittel lösbare und/oder dissoziierbare Metallverbindung, vorzugsweise auf Basis mindestens eines in einem der Ansprüche 17 bis 21 definierten Metalls, aufweist.
  23. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens eine anorganische oder organische Metallverbindung, vorzugsweise auf Basis mindestens eines in einem der Ansprüche 17 bis 21 definierten Metalls, insbesondere ein Metallsalz oder Metalloxid, vorzugsweise ein Metallsalz, aufweist.
  24. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein organisches oder anorganisches Metallsalz aufweist, vorzugsweise auf Basis mindestens eines in einem der Ansprüche 17 bis 21 definierten Metalls, wobei das Salz ausgewählt ist aus der Gruppe von Halogenidsalzen, Sulfaten, Sulfiden, Sulfiten, Nitraten, Nitriten, Phosphaten, Phosphiden, Phosphiten, Carbamaten, Alkoholaten und Carbonsäuresalzen, insbesondere Halogenidsalzen und Carbonsäuresalzen.
  25. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metallhalogenid, vorzugsweise auf Basis mindestens eines in einem der Ansprüche 17 bis 21 definierten Metalls, insbesondere ein Fluorid, Chlorid, Bromid oder Iodid, vorzugsweise Chlorid, und/oder mindestens ein Carbonsäuresalz eines Metalls, vorzugsweise auf Basis mindestens eines in einem der Ansprüche 17 bis 21 definierten Metalls, insbesondere Acetat, aufweist.
  26. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens eine Metallverbindung, ausgewählt aus der Gruppe von Palladiumchlorid, Hexachloroplatinsäure, Rutheniumchlorid, Kupferchlorid, Eisenchlorid, Vanadiumchlorid und Bleichlorid, insbesondere Palladiumchlorid, Hexachloroplatinsäure, Rutheniumchloridaufweist, aufweist.
  27. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die katalytisch aktive Komponente in Form einer insbesondere wässrigen und/oder insbesondere wässrig-basierten Lösung und/oder Dispersion eingesetzt wird, insbesondere zu Zwecken der Ausrüstung und/oder Beladung und/oder Beschichtung und/oder Imprägnierung der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle.
  28. Katalysatorsystem nach Anspruch 27, wobei die Lösung und/oder Dispersion als Löse- und/oder Dispergiermittel Wasser umfasst und/oder wobei die Lösung und/oder Dispersion mindestens eine organische oder anorganische Säure oder Base, vorzugsweise Salzsäure, enthält.
  29. Katalysatorsystem nach Anspruch 27 oder 28, wobei die katalytisch aktive Komponente in der Lösung und/oder Dispersion zumindest im Wesentlichen kristall- und/oder kristallitfrei vorliegt und/oder wobei die katalytisch aktive Komponente in der Lösung und/oder Dispersion zumindest im Wesentlichen gelöst, insbesondere zumindest im Wesentlichen dissoziiert, ist.
  30. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 27 bis 29, wobei die Lösung und/oder Dispersion die katalytisch aktive Komponente in Mengen im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 80 Gew.-%, insbesondere 0,1 Gew.-% bis 60 Gew.-%, vorzugsweise 1 Gew.-% bis 50 Gew.-%, bevorzugt 2 Gew.-% bis 40 Gew.-%, bezogen auf die Lösung und/oder Dispersion und berechnet als Metall, enthält.
  31. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Ausrüstung, Ausrüstung und/oder Beladung und/oder Beschichtung und/oder Imprägnierung der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente ein Aufbringen und/oder Inkontaktbringen, vorzugsweise eine Fixierung, der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente umfasst, insbesondere wobei das Aufbringen und/oder Inkontaktbringen, vorzugsweise die Fixierung, durch Eintauchen und/oder Tränken und/oder Benetzen und/oder Bedecken und/oder Beschichten und/oder Auf- und/oder Besprühen der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle in und/oder mit der katalytisch aktiven Komponente erfolgt, insbesondere wobei das Aufbringen und/oder Inkontaktbringen unter Energieeintrag, insbesondere mittels Rütteln und/oder mittels Ultraschalleintrag, erfolgt, und/oder insbesondere wobei die katalytisch aktive Komponente in Form einer Lösung und/oder Dispersion, insbesondere wie in einem der Ansprüche 27 bis 30 definiert, eingesetzt wird.
  32. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei insbesondere im Anschluss an das Aufbringen und/oder Inkontaktbringen und/oder insbesondere zu Zwecken der Ausrüstung und/oder Beladung und/oder Beschichtung und/oder Imprägnierung der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente überschüssige Mengen an katalytisch aktiver Komponente, insbesondere überschüssige Mengen an Lösung und/oder Dispersion der katalytisch aktiven Komponente, von der Aktivkohle und/oder dem Katalysatorsystem entfernt und/oder abgetrennt werden.
  33. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei insbesondere im Anschluss an das Aufbringen und/oder Inkontaktbringen und/oder insbesondere zu Zwecken der Ausrüstung und/oder Beladung und/oder Beschichtung und/oder Imprägnierung der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente eine Aufreinigung und/oder Trocknung der erhaltenen Aktivkohle erfolgt, insbesondere wobei die Aufreinigung und/oder Trocknung mittels mindestens eines Waschvorgangs in einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser, erfolgt und/oder insbesondere wobei die Aufreinigung und/oder Trocknung unter Erwärmung der mit der katalytischen Komponente ausgerüsteten Aktivkohle, insbesondere auf Temperaturen im Bereich von 40 °C bis 200 °C, insbesondere 50 °C bis 150 °C, vorzugsweise 60 °C bis 120 °C, erfolgt und/oder insbesondere wobei die Aufreinigung und/oder Trocknung unter reduziertem (Luft-)Druck und/oder im Vakuum durchgeführt wird und/oder insbesondere wobei die Aufreinigung und/oder Trocknung bei einem (Luft-)Druck im Bereich von 100 Pa bis 0,01 Pa, insbesondere 10 Pa bis 0,1 Pa, erfolgt.
  34. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sowohl die äußeren als auch die inneren Oberflächen, insbesondere die Mikro-, Meso- und/oder Makroporen, der oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüstet und/oder beladen und/oder beschichtet und/oder imprägniert werden.
  35. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Reduktion des Katalysatormaterials unter Verwendung mindestens eines eines flüssigen und/oder gasförmigen Reduktionsmittels, insbesondere gasförmigen Reduktionsmittel, vorzugsweise Wasserstoff erfolgt.
  36. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Reduktion des Katalysatormaterials in einer das Reduktionsmittel, insbesondere Wasserstoff, enthaltenden Atmosphäre, insbesondere Inertatmosphäre, vorzugsweise Stickstoffatmosphäre, erfolgt, insbesondere wobei die Atmosphäre das Reduktionsmittel, insbesondere Wasserstoff, in Mengen im Bereich von 0,1 Vol.-% bis 20 Vol.-%, insbesondere 0,5 Vol.-% bis 10 Vol.-%, vorzugsweise 1 Vol.-% bis 5 Vol.-%, bezogen auf das Volumen der Atmosphäre, enthält.
  37. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Reduktion des Katalysatorsystems bei Temperaturen im Bereich von 0 °C bis 750 °C, insbesondere 20 °C bis 700 °C, vorzugsweise 50 °C bis 650 °C, bevorzugt 100 °C bis 500 °C, besonders bevorzugt 200 °C bis 400 °C, erfolgt und/oder wobei die Reduktion des Katalysatorsystems bei einem Volumenstrom der das Reduktionsmittel enthaltenden Atmosphäre im Bereich von 5 l/h bis 1.000 l/h, insbesondere 10 l/h bis 500 l/h, vorzugsweise 50 l/h bis 300 l/h, erfolgt.
  38. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle die katalytisch aktive Komponente in Mengen von mindestens 0,001 Gew.-%, insbesondere mindestens 0,01 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 0,5 Gew.-%, bevorzugt mindestens 1 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 2 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 3 Gew.-%, berechnet als Metall und bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysatorsystems und/oder der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle, aufweist und/oder wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle die katalytisch aktive Komponente in Mengen von höchstens 10 Gew.-%, insbesondere höchstens 15 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 20 Gew.-%, bevorzugt höchstens 25 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 30 Gew.-%, berechnet als Metall und bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysatorsystems und/oder der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle, aufweist und/oder wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle die katalytisch aktive Komponente in Mengen im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 30 Gew.-%, insbesondere 0,01 Gew.-% bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bevorzugt 1 Gew.-% bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, berechnet als Metall und bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysatorsystems und/oder der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle, aufweist.
  39. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle die katalytisch aktive Komponente zumindest teilweise in Teilchenform und/oder in partikulärer Form, insbesondere in kristalliner Form, vorzugsweise in Form von Kristalliten, aufweist.
  40. Katalysatorsystem nach Anspruch 39, wobei die Teilchen und/oder Partikel, insbesondere die Kristallite, der katalytisch aktiven Komponente eine mittlere Teilchen- und/oder Partikelgröße, insbesondere eine mittlere Kristallitgröße, im Bereich von 0,001 nm bis 500 nm, insbesondere 0,01 nm bis 400 nm, vorzugsweise im Bereich von 0,1 nm bis 200 nm, bevorzugt im Bereich von 0,5 nm bis 100 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 1 nm bis 50 nm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2 nm bis 20 nm, aufweisen.
  41. Katalysatorsystem nach Anspruch 39 oder 40, wobei die katalytisch aktive Komponente eine Kristallinität, insbesondere einen Kristallinitätsgrad, von mindestens 10 %, insbesondere mindestens 30 %, vorzugsweise mindestens 50 %, bevorzugt mindestens 80 %, besonders bevorzugt mindestens 90 %, ganz besonders bevorzugt mindestens 95 %, bezogen auf die katalytisch aktive Komponente, aufweist und/oder wobei die katalytisch aktive Komponente eine Kristallinität, insbesondere einen Kristallinitätsgrad, im Bereich von 10 % bis 99,5 %, insbesondere im Bereich von 30 % bis 99 %, vorzugsweise im Bereich von 50 % bis 98 %, bevorzugt im Bereich von 80 % bis 95 %, aufweist.
  42. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine Partikelgröße, insbesondere einen Teilchendurchmesser, im Bereich von 0,05 mm bis 2 mm, insbesondere 0,05 mm bis 1 mm, bevorzugt 0,06 mm bis 0,8 mm, vorzugsweise 0,07 mm bis 0,7 mm, besonders bevorzugt 0,08 mm bis 0,6 mm, ganz besonders bevorzugt 0,08 mm bis 0,2 mm, aufweist, insbesondere wobei mindestens 80 Gew.-%, insbesondere mindestens 90 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 95 Gew.-% der Aktivkohlepartikel, insbesondere Aktivkohleteilchen, Partikelgrößen, insbesondere Teilchendurchmesser, in den vorgenannten Bereichen aufweisen.
  43. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine mittlere Partikelgröße (D50), insbesondere einen mittleren Teilchendurchmesser (D50), im Bereich von 0,05 mm bis 1 mm, insbesondere 0,05 mm bis 0,8 mm, vorzugsweise 0,06 mm bis 0,6 mm, bevorzugt 0,07 mm bis 0,5 mm, besonders bevorzugt 0,08 mm bis 0,2 mm, aufweist.
  44. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine Rüttel- und/oder Stampfdichte im Bereich von 100 g/l bis 1.500 g/l, insbesondere von 125 g/l bis 1.000 g/l, vorzugsweise 150 g/l bis 800 g/l, bevorzugt 200 g/l bis 600 g/l, besonders bevorzugt 225 g/l bis 500 g/l, ganz bevorzugt 250 g/l bis 400 g/l, aufweist.
  45. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine Schüttdichte (bulk density) im Bereich von 150 g/l bis 1.000 g/l, insbesondere von 250 g/l bis 700 g/l, vorzugsweise 300 g/l bis 600 g/l, aufweist und/oder wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine Abriebfestigkeit (ball pan hardness) und/oder Abriebhärte von mindestens 90 %, insbesondere mindestens 95 %, vorzugsweise mindestens 97 %, besonders bevorzugt mindestens 98 %, ganz besonders bevorzugt mindestens 99 %, noch weiter bevorzugt mindestens 99,5 %, aufweist.
  46. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle ein Gesamtporenvolumen, insbesondere ein Gesamtporenvolumen nach Gurvich, im Bereich von 0,1 cm3/g bis 4 cm3/g, insbesondere 0,2 cm3/g bis 3,5 cm3/g, vorzugsweise 0,5 cm3/g bis 3 cm3/g, besonders bevorzugt 0,7 cm3/g bis 2,5 cm3/g, ganz besonders bevorzugt 1 cm3/g bis 2 cm3/g, aufweist, insbesondere wobei 30 % bis 99 %, insbesondere 40 % bis 99 %, vorzugsweise 50 % bis 95 %, des Gesamtporenvolumens, insbesondere des Gesamtporenvolumens nach Gurvich, des Katalysatorsystems und/oder der Aktivkohle, durch Poren mit Porendurchmessern von ≤ 50 nm, insbesondere durch Mikro- und/oder Mesoporen, gebildet werden und/oder insbesondere wobei 10 % bis 85 %, insbesondere 20 % bis 80 %, vorzugsweise 30 % bis 75 %, des Gesamtporenvolumens, insbesondere des Gesamtporenvolumens nach Gurvich, des Katalysatorsystems und/oder der Aktivkohle, durch Poren mit Porendurchmessern im Bereich von 2 nm bis 50 nm, insbesondere durch Mesoporen, gebildet werden.
  47. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle ein durch Poren mit Porendurchmessern ≤ 2 nm gebildetes Porenvolumen, insbesondere Mikroporenvolumen nach Carbon Black, im Bereich von 0,05 cm3/g bis 2 cm3/g, insbesondere 0,1 cm3/g bis 1,5 cm3/g, vorzugsweise 0,2 cm3/g bis 1,2 cm3/g, besonders bevorzugt 0,3 cm3/g bis 1,1 cm3/g, ganz besonders bevorzugt 0,7 cm3/g bis 1 cm3/g, aufweist, insbesondere wobei 10 % bis 95 %, insbesondere 20 % bis 95 %, vorzugsweise 30 % bis 90 %, des Gesamtporenvolumens des Katalysatorsystems und/oder der Aktivkohle, durch Poren mit Porendurchmessern von ≤ 2 nm, insbesondere durch Mikroporen, gebildet werden.
  48. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine spezifische BET-Oberfläche im Bereich von 500 m2/g bis 3.500 m2/g, insbesondere 600 m2/g bis 3.000 m2/g, vorzugsweise 700 m2/g bis 2.750 m2/g, besonders bevorzugt 800 m2/g bis 2.500 m2/g, ganz besonders bevorzugt 1.200 m2/g bis 2.500 m2/g, weiter bevorzugt 1.700 m2/g bis 2.500 m2/g, aufweist.
  49. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine durch Mikroporen gebildete Oberfläche im Bereich von 400 bis 2.500 m2/g, insbesondere 500 bis 2.300 m2/g, vorzugsweise 600 bis 2.100 m2/g, bevorzugt 700 bis 1.900 m2/g, aufweist und/oder wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine durch Mesoporen gebildete Oberfläche im Bereich von 300 bis 2.200 m2/g, insbesondere 400 bis 2.100 m2/g, vorzugsweise 500 bis 2.000 m2/g, bevorzugt 600 bis 1.900 m2/g, aufweist.
  50. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle einen mittleren Porendurchmesser im Bereich von 0,8 nm bis 60 nm, insbesondere 1 nm bis 50 nm, bevorzugt 1,2 nm bis 40 nm, besonders bevorzugt 1,4 nm bis 30 nm, ganz besonders bevorzugt 1,6 nm bis 20 nm, weiter bevorzugt 1,8 nm bis 10 nm, noch weiter bevorzugt 2 nm bis 6 nm, aufweist.
  51. Katalysatorsystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine Druck- und/oder Berstfestigkeit (Gewichtsbelastbarkeit) pro Aktivkohlekorn, insbesondere pro Aktivkohlekügelchen, von mindestens 5 Newton, insbesondere mindestens 10 Newton, vorzugsweise mindestens 15 Newton, bevorzugt mindestens 20 Newton, aufweist und/oder wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine Druck- und/oder Berstfestigkeit (Gewichtsbelastbarkeit) pro Aktivkohlekorn, insbesondere pro Aktivkohlekügelchen, im Bereich von 5 bis 50 Newton, insbesondere 10 bis 45 Newton, vorzugsweise 15 bis 40 Newton, aufweist.
  52. Katalysatorsystem, insbesondere geträgerter Katalysator, wobei das Katalysatorsystem mindestens eine auf einem Katalysatorträger aufgebrachte katalytisch aktive Komponente, insbesondere mindestens eine an einem Katalysatorträger fixierte katalytisch aktive Komponente, aufweist, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall umfasst und/oder hieraus besteht, wobei das Katalysatorsystem durch Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation einer als Katalysatorträger eingesetzten kugelförmigen Aktivkohle und nachfolgende Ausrüstung und/oder Beladung und/oder Beschichtung und/oder Imprägnierung der erhaltenen oxidierten, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierten Aktivkohle mit der katalytisch aktiven Komponente, insbesondere durch Aufbringen und/oder Inkontaktbringen, vorzugsweise Fixierung, der katalytisch aktiven Komponente auf dem Katalysatorträger, gegebenenfalls gefolgt von einer Reduktion des auf diese Weise erhaltenen Katalysatorsystems, erhältlich ist.
  53. Katalysatorsystem, insbesondere geträgerter Katalysator, wobei das Katalysatorsystem mindestens eine auf einem Katalysatorträger aufgebrachte katalytisch aktive Komponente, insbesondere mindestens eine an einem Katalysatorträger fixierte katalytisch aktive Komponente, aufweist, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall umfasst und/oder hieraus besteht und wobei der Katalysatorträger auf Basis von Aktivkohle ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysatorträger in Form einer kugelförmigen Aktivkohle vorliegt und dass das Aufbringen der katalytisch aktiven Komponente auf die Aktivkohle, insbesondere das Fixieren der katalytisch aktiven Komponente an und/oder auf der Aktivkohle, in oxidierter Form der Aktivkohle erfolgt ist.
  54. Katalysatorsystem nach Anspruch 53, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle vor dem Aufbringen, insbesondere Fixieren, der katalytisch aktiven Komponente, insbesondere an seiner bzw. ihrer Oberfläche oxidiert ist, insbesondere wobei die Oxidation, insbesondere Oberflächenoxidation, der Aktivkohle unter Verwendung und/oder in Gegenwart mindestens eines Oxidationsmittels erfolgt ist und/oder insbesondere wobei die Aktivkohle, insbesondere vor dem Aufbringen, insbesondere Fixieren, der katalytisch aktiven Komponente, eine oxidierte, insbesondere an ihrer Oberfläche oxidierte Aktivkohle ist.
  55. Katalysatorsystem nach Anspruch 53 oder 54, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle nach dem Aufbringen, insbesondere Fixieren, der katalytisch aktiven Komponente insbesondere an seiner bzw. ihrer Oberfläche reduziert ist, insbesondere wobei die Reduktion des Katalysatorsystems und/oder der Aktivkohle unter Verwendung und/oder in Gegenwart mindestens eines Reduktionsmittels erfolgt ist, und/oder dass die Aktivkohle, insbesondere nach dem Aufbringen, insbesondere Fixieren, der katalytisch aktiven Komponente, eine reduzierte, insbesondere an ihrer Oberfläche reduzierte Aktivkohle ist und/oder dass das Katalysatorsystem ein insbesondere an seiner Oberfläche reduziertes Katalysatorsystem ist.
  56. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 55, wobei die Aktivkohle erhältlich ist durch Carbonisierung und nachfolgende Aktivierung eines Ausgangsmaterials auf Basis organischer Polymere, gefolgt von einer Oxidation(sbehandlung), wobei die Oxidation(sbehandlung) vor dem Aufbringen, insbesondere Fixieren, der katalytisch aktiven Komponente erfolgt ist, und gegebenenfalls gefolgt von einer Reduktion(sbehandlung), wobei die Reduktion(sbehandlung) nach dem Aufbringen, insbesondere Fixieren, der katalytisch aktiven Komponente erfolgt ist.
  57. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 56, wobei die Aktivkohle aus einem Ausgangsmaterial auf Basis organischer Polymere, insbesondere auf Basis sulfonierter organischer Polymere, vorzugsweise auf Basis von divinylbenzolvernetztem Polystyrol, bevorzugt auf Basis von Styrol/Divinylbenzol-Copolymeren, erhalten ist, insbesondere durch Carbonisierung und nachfolgende Aktivierung des Ausgangsmaterials.
  58. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 57, wobei die Aktivkohle durch Carbonisierung eines Ausgangsmaterials, insbesondere von organischen Polymeren, vorzugsweise sulfonierten organischen Polymeren, bevorzugt auf Basis von divinylbenzolvernetztem Polystyrol, besonders bevorzugt auf Basis von Styrol/Divinylbenzol-Copolymeren, und anschließende Aktivierung des carbonisierten Ausgangsmaterials erhalten ist.
  59. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 57 bis 58, wobei der Gehalt an Divinylbenzol in dem Ausgangsmaterial im Bereich von 1 Gew.-% bis 20 Gew.-%, insbesondere 1 Gew.-% bis 15 Gew.-%, vorzugsweise 1,5 Gew.-% bis 12,5 Gew.-%, bevorzugt 2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Ausgangsmaterial, liegt.
  60. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 57 bis 59, wobei das Ausgangsmaterial vom Geltyp oder vom makroporösen Typ, insbesondere vom Geltyp, ist.
  61. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 60, wobei als Katalysatorträger eine polymerbasierte sphärische Aktivkohle (PBSAC) eingesetzt ist und/oder dass die Aktivkohle eine polymerbasierte sphärische Aktivkohle (PBSAC) ist.
  62. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 61, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall, insbesondere in Form einer Metallverbindung, vorzugsweise in Form einer ionischen Metallverbindung, und/oder insbesondere in elementarer Form, aufweist und/oder hieraus besteht.
  63. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 62, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall in einer positiven Oxidationsstufe, insbesondere mindestens ein Metallkation, aufweist, insbesondere wobei die Oxidationsstufe des Metalls im Bereich von +I bis +VII, insbesondere im Bereich von +I bis +IV, vorzugsweise im Bereich von +I bis +III, liegt und besonders bevorzugt +I oder +II, ist, und/oder wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall mit der Oxidationsstufe Null aufweist.
  64. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 63, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall aus den Haupt- oder Nebengruppen des Periodensystems der Elemente oder mindestens ein Lanthanid aufweist.
  65. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 64, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall, ausgewählt aus Elementen der Hauptgruppe IV oder der Nebengruppen I, II, III, IV, V, VI, VII und VIII des Periodensystems der Elemente, insbesondere aus Elementen der Hauptgruppe IV oder der Nebengruppen I und II des Periodensystems der Elemente, aufweist.
  66. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 65, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe von Cu, Ag, Au, Zn, Hg, Sn, Ce, Ti, Zr, V, Nb, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Bi, Ru, Os, Co, Rh, Re, Ir, Ni, Pd und Pt, insbesondere Fe, Bi, V, Cu, Pb, Zn, Ag, Sn, Pd, Pt, Ru und Ni, vorzugsweise Fe, Bi, V, Cu, Pt, Ru und Pb, bevorzugt Pd, Pt und Ru, aufweist.
  67. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 66, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens eine anorganische oder organische Metallverbindung, vorzugsweise auf Basis mindestens eines in einem der Ansprüche 62 bis 66 definierten Metalls, insbesondere ein Metallsalz oder Metalloxid, vorzugsweise ein Metallsalz, aufweist.
  68. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 67, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein organisches oder anorganisches Metallsalz aufweist, vorzugsweise auf Basis mindestens eines in einem der Ansprüche 62 bis 66 definierten Metalls, wobei das Salz ausgewählt ist aus der Gruppe von Halogenidsalzen, Sulfaten, Sulfiden, Sulfiten, Nitraten, Nitriten, Phosphaten, Phosphiden, Phosphiten, Carbamaten, Alkoholaten und Carbonsäuresalzen, insbesondere Halogenidsalzen und Carbonsäuresalzen.
  69. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 68, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens ein Metallhalogenid, vorzugsweise auf Basis mindestens eines in einem der Ansprüche 62 bis 66 definierten Metalls, insbesondere ein Fluorid, Chlorid, Bromid oder Iodid, vorzugsweise Chlorid, und/oder mindestens ein Carbonsäuresalz eines Metalls, vorzugsweise auf Basis mindestens eines in einem der Ansprüche 62 bis 66 definierten Metalls, insbesondere Acetat, aufweist.
  70. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 69, wobei die katalytisch aktive Komponente mindestens eine Metallverbindung, ausgewählt aus der Gruppe von Palladiumchlorid, Hexachloroplatinsäure, Rutheniumchlorid, Kupferchlorid, Eisenchlorid, Vanadiumchlorid und Bleichlorid, insbesondere Palladiumchlorid, Hexachloroplatinsäure, Rutheniumchloridaufweist, aufweist.
  71. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 70, wobei sowohl die äußeren als auch die inneren Oberflächen, insbesondere die Mikro-, Meso- und/oder Makroporen, der Aktivkohle und/oder des Katalysatorsystems mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüstet und/oder beladen und/oder beschichtet und/oder imprägniert sind.
  72. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 71, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle die katalytisch aktive Komponente in Mengen von mindestens 0,001 Gew.-%, insbesondere mindestens 0,01 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 0,5 Gew.-%, bevorzugt mindestens 1 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 2 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt mindestens 3 Gew.-%, berechnet als Metall und bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysatorsystems und/oder der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle, aufweist und/oder wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle die katalytisch aktive Komponente in Mengen von höchstens 10 Gew.-%, insbesondere höchstens 15 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 20 Gew.-%, bevorzugt höchstens 25 Gew.-%, besonders bevorzugt höchstens 30 Gew.-%, berechnet als Metall und bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysatorsystems und/oder der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle, aufweist und/oder wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle die katalytisch aktive Komponente in Mengen im Bereich von 0,001 Gew.-% bis 30 Gew.-%, insbesondere 0,01 Gew.-% bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 0,5 Gew.-% bis 20 Gew.-%, bevorzugt 1 Gew.-% bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 Gew.-% bis 10 Gew.-%, berechnet als Metall und bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysatorsystems und/oder der mit der katalytisch aktiven Komponente ausgerüsteten Aktivkohle, aufweist.
  73. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 72, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle die katalytisch aktive Komponente zumindest teilweise in Teilchenform und/oder in partikulärer Form, insbesondere in kristalliner Form, vorzugsweise in Form von Kristalliten, aufweist.
  74. Katalysatorsystem nach Anspruch 73, wobei die Teilchen und/oder Partikel, insbesondere die Kristallite, der katalytisch aktiven Komponente eine mittlere Teilchen- und/oder Partikelgröße, insbesondere eine mittlere Kristallitgröße, im Bereich von 0,001 nm bis 500 nm, insbesondere 0,01 nm bis 400 nm, vorzugsweise im Bereich von 0,1 nm bis 200 nm, bevorzugt im Bereich von 0,5 nm bis 100 nm, besonders bevorzugt im Bereich von 1 nm bis 50 nm, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2 nm bis 20 nm, aufweisen.
  75. Katalysatorsystem nach Anspruch 73 oder 74, wobei die katalytisch aktive Komponente eine Kristallinität, insbesondere einen Kristallinitätsgrad, von mindestens 10 %, insbesondere mindestens 30 %, vorzugsweise mindestens 50 %, bevorzugt mindestens 80 %, besonders bevorzugt mindestens 90 %, ganz besonders bevorzugt mindestens 95 %, bezogen auf die katalytisch aktive Komponente, aufweist und/oder wobei die katalytisch aktive Komponente eine Kristallinität, insbesondere einen Kristallinitätsgrad, im Bereich von 10 % bis 99,5 %, insbesondere im Bereich von 30 % bis 99 %, vorzugsweise im Bereich von 50 % bis 98 %, bevorzugt im Bereich von 80 % bis 95 %, aufweist.
  76. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 75, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine Partikelgröße, insbesondere einen Teilchendurchmesser, im Bereich von 0,05 mm bis 2 mm, insbesondere 0,05 mm bis 1 mm, bevorzugt 0,06 mm bis 0,8 mm, vorzugsweise 0,07 mm bis 0,7 mm, besonders bevorzugt 0,08 mm bis 0,6 mm, ganz besonders bevorzugt 0,08 mm bis 0,2 mm, aufweist, insbesondere wobei mindestens 80 Gew.-%, insbesondere mindestens 90 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 95 Gew.-% der Partikel, insbesondere Teilchen, Partikelgrößen, insbesondere Teilchendurchmesser, in den vorgenannten Bereichen aufweisen.
  77. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 76, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine mittlere Partikelgröße (D50), insbesondere einen mittleren Teilchendurchmesser (D50), im Bereich von 0,05 mm bis 1 mm, insbesondere 0,05 mm bis 0,8 mm, vorzugsweise 0,06 mm bis 0,6 mm, bevorzugt 0,07 mm bis 0,5 mm, besonders bevorzugt 0,08 mm bis 0,2 mm, aufweist.
  78. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 77, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine Rüttel- und/oder Stampfdichte im Bereich von 100 g/l bis 1.500 g/l, insbesondere 125 g/l bis 1.000 g/l, vorzugsweise 150 g/l bis 800 g/l, bevorzugt 200 g/l bis 600 g/l, besonders bevorzugt 225 g/l bis 500 g/l, ganz bevorzugt 250 g/l bis 400 g/l, aufweist.
  79. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 78, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine Schüttdichte (bulk density) im Bereich von 150 g/l bis 1.000 g/l, insbesondere von 250 g/l bis 700 g/l, vorzugsweise 300 g/l bis 600 g/l, aufweist.
  80. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 79, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine Abriebfestigkeit (ball pan hardness) und/oder Abriebhärte von mindestens 90 %, insbesondere mindestens 95 %, vorzugsweise mindestens 97 %, besonders bevorzugt mindestens 98 %, ganz besonders bevorzugt mindestens 99 %, noch weiter bevorzugt mindestens 99,5 %, aufweist.
  81. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 80, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle ein Gesamtporenvolumen, insbesondere ein Gesamtporenvolumen nach Gurvich, im Bereich von 0,1 cm3/g bis 4 cm3/g, insbesondere 0,2 cm3/g bis 3,5 cm3/g, vorzugsweise 0,5 cm3/g bis 3 cm3/g, besonders bevorzugt 0,7 cm3/g bis 2,5 cm3/g, ganz besonders bevorzugt 1 cm3/g bis 2 cm3/g, aufweist, insbesondere wobei 30 % bis 99 %, insbesondere 40 % bis 99 %, vorzugsweise 50 % bis 95 %, des Gesamtporenvolumens, insbesondere des Gesamtporenvolumens nach Gurvich, des Katalysatorsystems und/oder der Aktivkohle durch Poren mit Porendurchmessern von ≤ 50 nm, insbesondere durch Mikro- und/oder Mesoporen, gebildet sind und/oder insbesondere wobei 10 % bis 85 %, insbesondere 20 % bis 80 %, vorzugsweise 30 % bis 75 %, des Gesamtporenvolumens, insbesondere des Gesamtporenvolumens nach Gurvich, des Katalysatorsystems und/oder der Aktivkohle durch Poren mit Porendurchmessern im Bereich von 2 nm bis 50 nm, insbesondere durch Mesoporen, gebildet sind.
  82. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 81, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle ein durch Poren mit Porendurchmessern ≤ 2 nm gebildetes Porenvolumen, insbesondere Mikroporenvolumen nach Carbon Black, im Bereich von 0,05 cm3/g bis 2 cm3/g, insbesondere 0,1 cm3/g bis 1,5 cm3/g, vorzugsweise 0,2 cm3/g bis 1,2 cm3/g, besonders bevorzugt 0,3 cm3/g bis 1,1 cm3/g, ganz besonders bevorzugt 0,7 cm3/g bis 1 cm3/g, aufweist, insbesondere wobei 10 % bis 95 %, insbesondere 20 % bis 95 %, vorzugsweise 30 % bis 90 %, des Gesamtporenvolumens des Katalysatorsystems und/oder der Aktivkohle, durch Poren mit Porendurchmessern von ≤ 2 nm, insbesondere durch Mikroporen, gebildet sind.
  83. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 81, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine spezifische BET-Oberfläche im Bereich von 500 m2/g bis 3.500 m2/g, insbesondere 600 m2/g bis 3.000 m2/g, vorzugsweise 700 m2/g bis 2.750 m2/g, besonders bevorzugt 800 m2/g bis 2.500 m2/g, ganz besonders bevorzugt 1.200 m2/g bis 2.500 m2/g, weiter bevorzugt 1.700 m2/g bis 2.500 m2/g, aufweist und/oder wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine durch Mikroporen gebildete Oberfläche im Bereich von 400 bis 2.500 m2/g, insbesondere 500 bis 2.300 m2/g, vorzugsweise 600 bis 2.100 m2/g, bevorzugt 700 bis 1.900 m2/g, aufweist.
  84. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 83, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle einen mittleren Porendurchmesser im Bereich von 0,8 nm bis 60 nm, insbesondere 1 nm bis 50 nm, bevorzugt 1,2 nm bis 40 nm, besonders bevorzugt 1,4 nm bis 30 nm, ganz besonders bevorzugt 1,6 nm bis 20 nm, weiter bevorzugt 1,8 nm bis 10 nm, noch weiter bevorzugt 2 nm bis 6 nm, aufweist.
  85. Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 53 bis 84, wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine Druck- und/oder Berstfestigkeit (Gewichtsbelastbarkeit) pro Aktivkohlekorn, insbesondere pro Aktivkohlekügelchen, von mindestens 5 Newton, insbesondere mindestens 10 Newton, vorzugsweise mindestens 15 Newton, bevorzugt mindestens 20 Newton, aufweist und/oder wobei das Katalysatorsystem und/oder die Aktivkohle eine Druck- und/oder Berstfestigkeit (Gewichtsbelastbarkeit) pro Aktivkohlekorn, insbesondere pro Aktivkohlekügelchen, im Bereich von 5 bis 50 Newton, insbesondere 10 bis 45 Newton, vorzugsweise 15 bis 40 Newton, aufweist.
  86. Schutzmaterialien, insbesondere für den zivilen oder militärischen Bereich, insbesondere Schutzbekleidung, wie Schutzanzüge, Schutzhandschuhe, Schutzschuhwerk, Schutzsocken, Kopfschutzbekleidung, sowie Schutzabdeckungen, vorzugsweise alle vorgenannten Schutzmaterialien für den ABC-Einsatz, hergestellt unter Verwendung eines Katalysatorsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 85 und/oder aufweisend ein Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 85.
  87. Filter und Filtermaterialien, insbesondere zur Entfernung von Schad-, Geruchs- und Giftstoffen aller Art, insbesondere aus Luft- und/oder Gasströmen, wie ABC-Schutzmaskenfilter, Geruchsfilter, Flächenfilter, Luftfilter, insbesondere Filter für die Raumluftreinigung, adsorptionsfähige und/oder chemisorptionsfähige Trägerstrukturen und Filter für den medizinischen Bereich, hergestellt unter Verwendung eines Katalysatorsystems nach einem der Ansprüche 1 bis 85 und/oder aufweisend ein Katalysatorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 85.
  88. Filter und Filtermaterialien nach Anspruch 87, wobei das Katalysatorsystem selbsttragend ist und/oder in Form einer insbesondere losen Schüttung vorliegt.
  89. Filter und Filtermaterialien nach Anspruch 87, wobei das Katalysatorsystem auf einem Trägermaterial aufgebracht ist.
  90. Filter und Filtermaterialien nach Anspruch 89, wobei das Trägermaterial gasdurchlässig, insbesondere luftdurchlässig, ausgebildet ist, insbesondere wobei das Trägermaterial eine Gasdurchlässigkeit, insbesondere Luftdurchlässigkeit, von mindestens 10 l·m–2·s–1, insbesondere mindestens 30 l·m–2·s–1, vorzugsweise mindestens 50 l·m–2·s–1, besonders bevorzugt mindestens 100 l·m–2·s–1, ganz besonders bevorzugt mindestens 500 l·m–2·s–1, und/oder eine Gasdurchlässigkeit, insbesondere Luftdurchlässigkeit, von bis zu 10.000 l·m–2·s–1, insbesondere bis zu 20.000 l·m–2·s–1, bei einem Strömungswiderstand von 127 Pa aufweist.
  91. Filter und Filtermaterialien nach Anspruch 89 oder 90, wobei das Trägermaterial eine dreidimensionale Struktur aufweist, insbesondere wobei das Trägermaterial als vorzugsweise offenporiger Schaumstoff, besonders bevorzugt Polyurethanschaumstoff, ausgebildet ist.
  92. Filter und Filtermaterialien nach Anspruch 89 oder 90, wobei das Trägermaterial eine zweidimensionale und/oder flächige Struktur aufweist, insbesondere wobei das Trägermaterial als vorzugsweise textiles Flächengebilde ausgebildet ist.
  93. Filter und Filtermaterialien nach Anspruch 92, wobei das Trägermaterial als ein textiles Flächengebilde, vorzugsweise ein luftdurchlässiges Textilmaterial, bevorzugt ein Gewebe, Gewirke, Gestricke, Gelege oder Textilverbundstoff, insbesondere Vlies (Nonwoven), ausgebildet ist und/oder dass das Trägermaterial ein Flächengewicht von 5 bis 1.000 g/m2, insbesondere 10 bis 500 g/m2, bevorzugt 25 bis 450 g/m2, aufweist.
  94. Filter und Filtermaterialien nach Anspruch 92 oder 93, wobei das Trägermaterial ein natürliche Fasern und/oder synthetische Fasern (Chemiefasern) enthaltendes oder hieraus bestehendes textiles Flächengebilde ist, insbesondere wobei die natürlichen Fasern aus der Gruppe von Wollfasern und Baumwollfasern (CO) ausgewählt sind und/oder insbesondere wobei die synthetischen Fasern ausgewählt sind aus der Gruppe von Polyestern (PES); Polyolefinen, insbesondere Polyethylen (PE) und/oder Polypropylen (PP); Polyvinylchloriden (CLF); Polyvinylidenchloriden (CLF); Acetaten (CA); Triacetaten (CTA); Polyacryl (PAN); Polyamiden (PA), insbesondere aromatischen, vorzugsweise flammfesten Polyamiden; Polyvinylalkoholen (PVAL); Polyurethanen; Polyvinylestern; (Meth-)Acrylaten; Polymilchsäuren (PLA); Aktivkohle; sowie deren Mischungen.
  95. Filter und Filtermaterialien nach einem der Ansprüche 92 bis 94, wobei das Katalysatorsystem an und/oder auf dem Trägermaterial fixiert ist, vorzugsweise mittels Verklebung, insbesondere mittels eines Klebstoffs oder infolge von Eigenklebrigkeit oder von Eigenadhäsion.
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