Frontalchromatographie

Um die katalytisch aktive Kupfer­oberfläche in Katalysatoren, beispielsweise für die Methanolsynthese, zu bestimmen, kann die Frontalchromatographie mit Lachgas verwendet werden. Dabei wird ein definierter Lachgasstrom über den reduzierten Katalysator geleitet. Das Lachgas wird an der Kupferoberfläche adsorbiert und gespalten. Der Stickstoff wird wieder desorbiert, während der Sauerstoff mit dem Kupfer reagiert und auf der Oberfläche zurückbleibt.

${\displaystyle \mathrm {N_{2}O+2\ Cu\longrightarrow N_{2}+Cu_{2}O} }$

Die entstandene Stickstoffmenge wird, beispielsweise mit einem Massenspektrometer, gemessen. Diese ist proportional zur Kupferoberfläche.[1] Unter der Annahme, dass sich pro Quadratmeter 1,46 · 10¹⁹ Kupferatome befinden, lässt sich damit die aktive Kupferoberfläche bestimmen.[2]

1. G. C. Chinchen, C. M. Hay, H. D. Vandervell, K. C. Waugh: The measurement of copper surface areas by reactive frontal chromatography. In: Journal of Catalysis. Bd. 103, Nr. 1, 1987, S. 79–86, doi:10.1016/0021-9517(87)90094-7
2. E. D. Batyrev, J. C. van den Heuvel, J. Beckers, W. P. A. Jansen, H. L. Castricum: The effect of the reduction temperature on the structure of Cu/ZnO/SiO₂ catalysts for methanol synthesis. In: Journal of Catalysis. Bd. 229, Nr. 1, 2005, S. 136–143, doi:10.1016/j.jcat.2004.10.012.