Trägerkatalysatoren finden breite Anwendung in verschiedenen chemischen Prozessen. Traditionelle Imprägnierungsverfahren eignen sich zwar für die industrielle Produktion, werden aber hauptsächlich zur Synthese von Einmetallkatalysatoren eingesetzt. Diese genügen jedoch nicht den vielfältigen Leistungsanforderungen moderner katalytischer Reaktionen. Die Metalllegierung, ein vielversprechendes Verfahren zur Verbesserung der Katalysatorleistung, stellt insbesondere bei nicht mischbaren Metallen eine große Herausforderung dar. Für die industrielle Produktion sind einfache und leicht skalierbare Methoden erforderlich.

Ein Team um Assistenzprofessor Yoshihide Nishida vom Advanced Ceramics Research Center des Nagoya Institute of Technology hat bedeutende Fortschritte erzielt. Durch den innovativen Einsatz eines gasgeschalteten Reduktionsverfahrens gelang ihnen die einfache Imprägnierung und Legierung eines nicht mischbaren ternären Rhodium-Palladium-Platin-Systems auf nicht reduzierbarem Aluminiumoxid. Nishida erklärte, dass der Oxidträger eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit aufweist, wodurch die Metallvorstufe auch bei hohen Temperaturen stabil haftet. Ein einfacher Gaswechsel kann die gleichzeitige Reduktion und Legierung aller Metalle auslösen. Die Teammitglieder stammen von verschiedenen Universitäten, darunter die Kyushu-Universität und die Universität Nagoya. Die Forschungsergebnisse wurden am 15. August 2025 in der Fachzeitschrift *Catalysis Science & Technology* veröffentlicht.

Das neue Verfahren integriert einen gasgeschalteten Reduktionsprozess in den Imprägnierungsprozess. Zur anfänglichen Erwärmung wird ein Inertgas verwendet, das bei etwa 600 °C auf Wasserstoff umgeschaltet wird, um die gleichzeitige Reduktionslegierung einzuleiten. So konnte erfolgreich ein legierter RhPdPt/Al₂O₃-Katalysator hergestellt werden. Röntgenabsorptionsspektroskopie bestätigte, dass der mit diesem Verfahren hergestellte Katalysator eine Metalllegierung erreicht, während herkömmliche Methoden zu einer unzureichenden Legierung führen. Das Team stellte außerdem mehrere weitere Katalysatoren her, um die universelle Anwendbarkeit zu überprüfen, und wies darauf hin, dass einige Einschränkungen durch die Optimierung der Prozessparameter überwunden werden können. Um die Oxidation der Metalllegierung an der Luft zu verhindern, wird zudem eine Vorbehandlung empfohlen. Der hergestellte RhPdPt/Al₂O₃-Katalysator zeigt bei der Hydrierung von Nitrilen eine 18-fach höhere katalytische Aktivität als Einzelmetallkatalysatoren und benötigt keine speziellen Geräte oder Verfahrensschritte, wodurch er sich für die industrielle Produktion eignet.

Nishida erklärte, dass diese Methode einfach, leicht umzusetzen und gut skalierbar sei und das Potenzial habe, den Energieverbrauch in chemischen Prozessen zu senken und so zu einer nachhaltigen Produktion beizutragen. Er hofft, dass diese Methode breite Anwendung finden und die Transformation der chemischen Synthese hin zu umweltfreundlicheren und effizienteren Prozessen vorantreiben wird.

Weitere Informationen: Yoshihide Nishida et al., „Reduction synthesis of supported immiscible nanoalloy catalysts via gas switching in impregnation method“, Catalysis Science and Technology (2025).