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Arjeta Rushiti

• Heterogeneous oxidation catalysis is essential in the chemical industry for the selective synthesis of oxygenates. Such processes are typically carried out at relatively high temperatures and/or using expensive noble metals as catalysts. In a search for more sustainable alternatives, in this project, the catalytic reactivity of spinel cobalt ferrite, CoFe\(_2\)O\(_4\), has been studied for the partial oxidation of the short-chain alcohols: methanol, ethanol, and 2-propanol, with O\(_2\) as an oxidizing agent, in the gas-phase. Using embedded cluster models at the level of hybrid DFT functionals, the pathways for the activation of O\(_2\) as well as the interactions of the alcohols have been elucidated at the different metal active sites and at an oxygen vacancy on the (001) surfaces of CoFe\(_2\)O\(_4\). Building upon these findings, the Langmuir-Hinshelwood and Mars-van Krevelen mechanisms have been investigated for the thermal oxidation of alcohols.
• Die heterogene Oxidationskatalyse ist in der chemischen Industrie für die selektive Synthese von Oxygenaten unerlässlich. Solche Reaktionen werden in der Regel bei relativ hohen Temperaturen und/oder unter Verwendung teurer Edelmetalle als Katalysatoren durchgeführt. Auf der Suche nach nachhaltigeren Alternativen wurde in diesem Projekt die katalytische Reaktivität von Spinell Kobaltferrit, CoFe\(_2\)O\(_4\), für die partielle Oxidation der kurzkettigen Alkohole Methanol, Ethanol und 2-Propanol, mit O\(_2\) als Oxidationsmittel in der Gasphase untersucht. Mit Hilfe von Clustermodellen auf dem Niveau von hybriden DFT-Funktionen wurden die Reaktionswege für die Aktivierung von O\(_2\) sowie die Wechselwirkungen der Alkohole an den verschiedenen aktiven Metallstellen und einer Sauerstoff-Fehlstelle auf den (001)-Oberflächen von CoFe\(_2\)O\(_4\) aufgeklärt. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wurden die Mechanismen nach Langmuir-Hinshelwood und Mars-van Krevelen für die thermische Oxidation von Alkoholen untersucht.