Sinterung beschreibt den Verlust der katalytisch aktiven Oberfläche eines Katalysators infolge struktureller Modifikationen. Dies ist ein thermisch aktivierter Prozess, der physikalischer Natur ist und sowohl bei geträgerten (engl. supported) als auch bei ungeträgerten Katalysatoren auftreten kann. Die Sinterung führt typischerweise zur Zusammenlagerung (engl. agglomeration) kleiner, fein verteilter Metallpartikel, was deren spezifische Oberfläche und damit die katalytische Aktivität erheblich reduziert (siehe Chemisorption).

Mechanismen der Sinterung

Es werden zwei Hauptmechanismen der Sinterung unterschieden:

• Atomare Migration: Einzelne Metallatome verlassen ihre ursprünglichen Positionen und wandern über die Trägeroberfläche des Katalysators (Migration) oder durch die Gasphase. Diese Teilchen lagern sich bei der Kollision mit anderen Metallpartikeln zusammen. Da größere Partikel energetisch stabiler sind, wächst ihre Größe auf Kosten der kleineren. Die Bildung von wenigen großen gegenüber vieler kleiner Partikeln führt dabei zur Verringerung der aktiven Oberfläche.
  
  
  
• Partikelmigration: Analog können ganze Metallpatikel auf der Trägeroberfläche migrieren. Beim Zusammenstoß zweier Partikel kommt es zur Verschmelzung und Bildung größerer Agglomerate.

Die Sinterungsrate wird dabei maßgeblich von der Temperatur. So wird die Sinterung bei höheren Temperaturen beschleunigt. Typischerweise erfolgt beim Aufheizen zunächst ein schneller Verlust der Oberfläche, der später langsamer wird. Dies deutet auf einen Übergang von Partikelmigration bei niedrigeren Temperaturen zur atomaren Migration bei höheren Temperaturen hin. Als Extremform der Sinterung ist die Phasenumwandlung der Kristallstallstruktur des Katalysators, wie bei der Umwandlung von α-Al₂O₃ zu γ-Al₂O₃ zu nennen, welche eine Abnahme der inneren Oberfläche (siehe BET) zur Folge hat. Neben der Temperatur spielt auch die Atmosphäre eine entscheidende Rolle. So fördern Oxidierende Atmosphären wie Sauerstoff (O₂) die Sinterung häufig stärker als reduzierende oder inerte Gase wie Wasserstoff (H₂) oder Stickstoff (N₂).

Eine Sinterung ist in der Regel irreversibel, es gibt jedoch wenige Ausnahmen, in welchen eine Redisperison der aktiven Komponenten erreicht werden kann. Ein Beispiel hierfür ist die katalytische Reformierung von Schwerbenzin an Pt/Al₂O₃-Katalysatoren, bei denen durch Chlorzusätze (Cl) und eine anschließende Reduktion die aktive Metalloberfläche wiederhergestellt wird. Nichtsdestotrotz bleibt in den meisten nach einer Sinterung nur der Austausch des Katalysators, daher gilt es in erster Linie Sinterungsprozesse zu verlangsamen, beispielsweise durch den Einsatz von Promotoren in Katalysatoren, wie Zirconiumoxid (ZrO₂) zur Stabilisierung der γ-Al₂O₃ Struktur gegenüber Phasenumwandlungen.