Die Reinigung von mit flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) kontaminierten Luftströmen im nichtthermischen Plasma (NTP) stellt insbesondere für geringe Schadstoffkonzentrationen (-3) eine Alternative zu den etablierten thermischen und thermo-katalytischen Verfahren dar. Die dem nichtthermischen Gasphasenplasma immanente Eigenschaft der geringen Produktselektivität der Oxidation führt aber zur Bildung teiloxidierter, mitunter toxischer Nebenprodukte, was eine breitere Anwendung dieser Technologie verhindert hat. Zwei verschiedene Strategien zur Erhöhung der Effizienz und der Selektivität der VOC-Oxidation in einem Barrierenentladungsreaktor wurden untersucht: 1. Der Einsatz von ferroelektrischen Schüttungen in der Entladungszone des NTP zur Veränderung des energetischen Spektrums der reaktiven Plasmaspezies und 2. Die Nutzung synergetischer Effekte von Plasmaprozessen und heterogener Katalyse (Plasmakatalyse) durch Einbringen von Katalysatoren in die Entladungszone. Die Verwendung ferroelektrischer Schüttungen (z.B. BaTiO3) in der Entladungszone des NTP führt zu einem höheren Energieeintrag in den Gasstrom bei gleicher Spannung, einer verbesserten Energieeffizienz und einer erheblich gesteigerten CO2-Selektivität, wie für die Oxidation von Toluol, Phenol und Methyltertiärbutylether gezeigt werden konnte. Die Untersuchung der Oxidation von drei nichtflüchtigen organischen Verbindungen (Poly[ethylen glycol], n-Eicosan und p-Terphenyl) immoblisiert auf porösen und unporösen Silizium- und Aluminiumoxid im Ein-Stufen- (im NTP) und im Zwei-Stufen-Reaktor (Post-NTP-Anwendung) erbrachte den Nachweis der Existenz kurzlebiger reaktiver Plasmaspezies im Porenvolumen der porösen Feststoffe. Dies ist eine unabdingbare Voraussetzung für die Anwendung des Plasmakatalysekonzeptes. Die CO2-Selektivität der Oxidation war für die auf den porösen Silicagel und γ-Al2O3 immobilisierten organischen Verbindungen erheblich größer. Auch die Oxidation von Toluol zeigte eine höhere CO2-Selektivität, wenn γ-Al2O3 in der Entladungszone eingesetzt wurde. Die Elektronenparamagnetische Resonanzspektroskopie lieferte den Nachweis einer paramagnetischen Spezies, vermutlich ein Al-O- oder Al-O-O-Radikal, was durch Wechselwirkungen mit energiereichen Elektronen oder UV-Strahlen an der γ-Al2O3-Oberfläche entsteht. Die Bildung einer paramagnetischer Spezies wurde nicht beobachtet, wenn das unporöse α-Al2O3 bei gleichen Plasmabedingungen eingesetzt wurde, was sehr wahrscheinlich auf seine geringe spezifische Oberfläche zurückgeführt werden kann. Der Effekt der Modifizierung von Oberflächenstrukturen im Porenvolumen durch Plasmaeinwirkung konnte deutlich demonstriert werden.
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