Institute of Materials Chemistry
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Arbeitsgruppenleiter:

Univ.Ass. Mag.rer.nat. Dr.rer.nat. Christoph Rameshan

Adresse:
Getreidemarkt 9/165
1060 Wien
Austria

Tel.: +43/1/58801-165115
Fax: +43/1/58801-165980

e-mail: christoph.rameshan@tuwien.ac.at

Publikationen

Lebenslauf

Forschungsinteressen

Das Hauptziel unserer Gruppe ist es Prozesse, die während der Reaktion auf einer Katalysatoroberfläche ablaufen auf molekularer Ebene zu verstehen. Zu diesem Zweck werden wohldefinierter Modellsysteme auf Basis von Metall-Einkristallen, Oxiddünnschichten und geträgerten Metall-Nanopartikeln verwendet, um die elementaren Schritte einer katalytischen Reaktion zu studieren. Besonders interessieren wir uns für die katalytischen Eigenschaften von bimetallischen Oberflächen und Nanopartikeln. Es ist wohlbekannt, dass z.B. Legierungen ganz andere Eigenschaften aufweisen können als die jeweiligen Reinmetalle. Zum Beispiel ist eine PdZn Legierung ein sehr guter Katalysator für die Methanoldampfreformierung, Pd alleine hingegen ist nur aktiv für die Methanolzersetzung und Zn ist komplett katalytisch inaktiv bei dieser Reaktion.

Wir charakterisieren unsere Modellsysteme hinsichtlich ihrer Oberflächenstruktur mittels Rastertunnelmikroskopie (STM, atomare Auflösung), Streuung niederenergetischer Ionen (LEIS) und Beugung niederenergetischer Elektronen (LEED). Die chemische Zusammensetzung und die elektronischen Eigenschaften werden mittels Photoelektronenspektroskopie (XPS, AES) ermittelt. Verfügbare Adsorptionsplätze, Adsorptions-/ Desorptions-Energien, Reaktionszwischenprodukte und mögliche Mechanismen werden durch die Adsorption von Reaktanden oder Probenmolekülen ermittelt. Des Weiteren können diese Moleküle mit Infrarot und temperaturprogrammierter Desorption (TDS) analysiert werden.

Um möglichen Problemen vorzubeugen, die sich aus der Übertragung von Ergebnissen und Schlussfolgerungen aus UHV-Messungen auf technische Katalyseprozesse entstehen können, untersuchen wir die katalytischen Eigenschaften (Aktivität, Selektivität) mittels in-situ Methoden. Hier kommen Polarisation Modulation Infrarot Reflexions Absorptions Spektroskopie (PM- IRAS) und Summenfrequenz Generation (SFG ) zum Einsatz, welche von UHV-Bedingungen bis zu atmosphärischen Reaktionsdrücken angewendet werden können. Zusätzlich haben wir, in Zusammenarbeit mit anderen Forschungsgruppen, Zugang zu synchrotronbasierten in-situ XPS und EXAFS Messungen an Großforschungseinrichtungen.

Nur die Kombination alle dieser Methoden ermöglicht es uns ein fast vollständiges Bild von den auf der Katalysatoroberfläche ablaufenden Prozessen zu erlangen, und zu verstehen welche Parameter die Eigenschaften des Katalysators beeinflussen.

Die Kombination von klassischen oberflächenanalytischen Techniken mit modernen in-situ-spektroskopischen Methoden ermöglicht es die erhaltenen Ergebnisse (von Modellsystemen) mit industriellen Pulverkatalysatoren mit hoher Oberfläche zu vergleichen.

Unsere derzeitigen Forschungsprojekte:

  • Methanol Synthese auf Cu basierten Modelkatalysatoren (Cu/ZnO, Cu/CeO2) untersucht mittels in-situ Spektroskopie. 
  • Dry Reforming – Vom Verständnis der elementaren Reaktionsschritte zur Herstellung besserer Katalysatoren 
  • Kobaltoxid Modellkatalyse von UHV bis Realbedingungen, Überbrückung des „Materials and Pressure Gap“
  • SFB-FOXSI Functional Oxide Surfaces and Interfaces; In situ Spektroskopie von chemischen Reaktionen auf reinem und dotiertem ZrO2 Dünnfilmen und auf Zirkon basierten Metalloxid Systemen.
  • Geträgerte Pt Nanopartikel als Modellkatalysatoren

 

 

Ausgewählte Publikationen

1. C. Rameshan, W. Stadlmayr, C. Weilach, S. Penner, H. Lorenz, M. Hävecker, R. Blume, T. Rocha, D. Teschner, A. Knop-Gericke, R. Schlögl, N. Memmel, D. Zemlyanow, G. Rupprechter, B. Klötzer
"Subsurface-controlled CO2-selectivity of PdZn near surface alloys in H2 generation by methanol steam reforming"
Angewandte Chemie International Edition 94 (2010), 3224.

2. Christoph Rameshan, Werner Stadlmayr, Simon Penner, Harald Lorenz, Norbert Memmel, Michael Hävecker, Raoul Blume, Detre Teschner, Tulio Rocha, Dmitry Zemlyanov, Axel Knop-Gericke, Robert Schlögl, Bernhard Klötzer
" Hydrogen Production by Methanol Steam Reforming on Copper Boosted by Zinc-Assisted Water Activation"
Angewandte Chemie International Edition 41 (2012), 3002 - 3006.

3. H. Li, J. Choi, W. Mayr-Schmölzer, C Weilach, C. Rameshan, F. Mittendorfer, J. Redinger, M. Schmid, G. Rupprechter:
"The growth of an ultrathin zirconia film on Pt3Zr examined by-HR-XPS, TPD, STM and DFT";
Journal of Physical Chemistry C, 119 (2015), S. 2462 - 2470.

4. C. Rameshan, M. Ling Ng, A. Shavorskiy, J. Newberg, H. Bluhm:
"Water adsorption on polycrystalline vanadium from ultra-high vacuum to ambient relative humidity";
Surface Science, 641 (2015), S. 141 - 147.

Gruppenmitglieder

Aktuell:

Thomas Haunold BScPh.D. Student
Verena Pramhaas MSc.Ph.D. Student
Lorenz Lindenthal BScMaster Student
Janko Popovic BScMaster Student
Johannes RaschhoferPraktikant
Raffael Rameshan MScForscher
Xia Li, Ph.D.Postdoc
Motin Md. Abdul Ph.DPostdoc

 

Ehemalige GruppenmitgliederPhD Studenten

  • PostDoc

    • Dr. Abhijit Bera
    • Dr. Andrey V. Bukhtiyarov

  • PhD Students

    • Dr. Harald Helmuth Holzapfel
    • Dr. Hao Li
    • Dr. Kresimir Anic
    • Dr. Matteo Roiaz

  • Bachelor Studenten

    • Harald Summerer

Kooperationspartner

Prof. Konstantin Neyman, Departament de Química Física & Institut de Química Teòrica i Computacional (IQTC-UB), Universitat de Barcelona, Spain

Prof. Andreas Stierle, DESY Nanolab and University of Hamburg, Germany

Assoz. Prof. Bernhard Klötzer, Institut für Physikalische Chemie, Universität Innsbruck, Austria

Dr. Erik Vesselli, Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Trieste / IOM-CNR Laboratorio TASC  

Dr. Hendrik Bluhm, Advanced Light Source, Lawrence BerkeleyNational Laboratory, Berkeley, USA

Prof. Ulrike Diebold, Dr. Gareth Parkinson, Institut für Angewandte Physik, TU Wien

Prof. Jörg Libuda, Lehrstuhl für Physikalische Chemie II, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Germany

Jürgen Fleig / Alex Opitz, Institute of Chemical Technologies and Analytics, Electrochemistry Devision, Technische Universität Wien, Austria

Andrey V. Bukhtiyarov, Boreskov Institute of Catalysis SB RAS, Novosibirsk, Russia

SFB "Functional Oxide Surfaces and Interfaces (FOXSI)"