In Zusammenarbeit mit DESY und den Polyolefin-Industrieunternehmen SABIC und DSM untersuchte das Team den Zustand von Ziegler-Katalysatoren nach erfolgter Ethylenpolymerisation an der Messstation P06 von DESYs Röntgenquelle PETRA III. "Dank der hohen räumlichen 3D-Auflösung von 74 Nanometern über ein vergleichsweise großes Volumen von 120x120x20 Mikrometern konnten wir mehr als 434 mit Ethylen polymerisierte Katalysatorpartikel abbilden und erfolgreich rekonstruieren", berichtet Ko-Autor Jan Garrevoet von DESY. Dieser umfassende instrumentelle Ansatz lieferte bislang unerreichte Einblicke in das Fragmentierungsverhalten eines solchen Ensembles dieser industriell bedeutenden Katalysatorpartikel und erlaubt eine statistisch signifikante Analyse. Es zeigte eine unerwartete Vielfalt bei der Größe der Bruchstücke der Katalysatorpartikel.
"Diese Heterogenität deutet auf Unterschiede in der Zugänglichkeit der katalytisch aktiven Stellen für Ethylen hin und zeigt, wie wichtig es ist, die Reaktionsbedingungen zu optimieren, um einen reibungslosen und homogenen Verlauf der Ethylenpolymerisation und der Katalysatorfragmentierung zu gewährleisten", erklärt Weckhuysen. Die gewonnenen Erkenntnisse ermöglichen ein besseres Verständnis des gesamten industriellen Prozesses und können bei der weiteren Optimierung der Prozessbedingungen helfen, um eine effizientere, maßgeschneiderte Polyolefinproduktion zu erreichen.