Heterogen katalysierte Prozesse sind in der modernen chemischen Industrie von großer Bedeutung. Sie verlaufen im Allgemeinen über einen komplizierten Reaktionsmechanismus, der eine Vielzahl von Elementarschritten, wie Adsorption, Oberflächendiffusion, Reaktion und Desorption beinhaltet. Aufgrund der großen Bedeutung der heterogenen Katalyse in der chemischen Industrie ist ein grundlegendes Verständnis dieser Schritte entscheidend. Darüber hinaus können Erkenntnisse über die Zusammenhänge zwischen der Aktivität und Selektivität der Katalysatoren und ihren strukturellen und elektronischen Eigenschaften von unschätzbarem Wert bei der systematischen Neuentwicklung oder Verbesserung von Katalysatorsystemen sein. Allerdings zeigen industrielle Katalysatoren oftmals einen so komplexen Aufbau, dass eine klare Korrelation schwierig ist. Um grundlegende Informationen zu erhalten, können stattdessen Untersuchungen mit oberflächenwissenschaftlichen Methoden an vereinfachten Modellkatalysatorsystemen durchgeführt werden, die über wohl-definierte chemische und strukturelle Eigenschaften verfügen. Als Modellsysteme können hier einerseits Metalleinkristall-Oberflächen verwendet werden oder andererseits Oberflächen eingesetzt werden, bei denen Metallpartikel auf einem planaren Oxidträger deponiert wurden und die den Eigenschaften von industriell verwendeten Katalysatorsystemen bereits näher kommen. Da diese Untersuchungen üblicherweise unter Ultrahochvakuum(UHV)-Bedingungen durchgeführt werden (um die Probenoberfläche rein zu halten), die industrielle heterogene Katalyse aber in einem Druckbereich von Atmosphärendruck an aufwärts durchgeführt wird, besteht ein erheblicher Unterschied im angewendeten Druck. Um diese „Drucklücke“ zu schließen, können konventionelle UHV-Apparaturen mit sogenannten Hochdruckzellen ergänzt werden, in denen unter UHV-Bedingungen präparierte Proben unter realistischen Reaktionsbedingungen (p = 1000 mbar) getestet werden können.

Dr. T. Diemant konnte in seiner Dissertation zeigen, dass sowohl Experimente unter UHV-Bedingungen als auch Messungen unter katalytisch relevanten Bedingungen zu einem verbesserten Verständnis der während der Katalyse ablaufenden Prozesse beitragen können. Als Modellsysteme wurden dabei zum einen bimetallische PtRu/Ru(0001)-Oberflächen und zum anderen planare Au/TiO2/Ru(0001)-Modellkatalysatoren verwendet. Während PtRu-Systeme wegen ihrer Einsatzmöglichkeit als Katalysatormaterial in Polymerelektrolyt-Brennstoffzellen von besonderem Interesse sind, hat auch die überraschend hohe katalytische Aktivität von kleinen Au-Partikeln zu großen Forschungsbemühungen geführt.