Nieuws

Drukken of trekken maakt niet uit bij ceriumoxide

Arjen Dijkgraaf |
Anorganische chemie, Katalyse, Nanotechnologie

Met een beetje drukken óf trekken kun je in ceriumoxide viermaal zo veel zuurstof kwijt. Zo wordt het met weinig moeite een veel betere katalysator, schrijft Stanford-onderzoeker William Chueh in Nature Communications.


Dat ceriumoxide raakt bij hoge temperatuur een deel van de zuurstof uit zijn kristalrooster kwijt, zodat het van CeO2 in CeO2-δ verandert. Een deel van de Ce4+-ionen wordt daarbij gereduceerd tot Ce3+. In die toestand werkt ceriumoxide als een soort zuurstofspons die zuurstofkernen uit andere verbindingen tijdelijk kan vasthouden. Vandaar bijvoorbeeld het gebruik als uitlaatgaskatalysator in auto’s: het slaat twee vliegen in een klap door zuurstof af te halen van stikstofoxiden en daar koolstofmonoxide mee te veranderen in koolstofdioxide.

Bekend was al dat die zuurstofcapaciteit verandert als je druk- of trekkrachten uitoefent op het ceriumoxide. En tot nu toe nam iedereen instinctief aan dat dat verband wel lineair zou zijn: trekken zou de capaciteit moeten verhogen en samenpersen zou haar moeten verlagen.

Chueh en postdoc Chirranjeevi Balaji Gopal zijn er nu in geslaagd om CeO2-δ-films van een paar nanometer dik te maken die permanent in beide richtingen óf 5,6 % waren gekrompen óf 2,1 % opgerekt. Dat deden ze door als ondergrond een kristal te gebruiken van een ander materiaal waarin de atomen net iets verder of minder ver van elkaar lagen dan bij natuurlijk CeO2-δ.

Elektronenmicroscoopopnames laten zien dat het ceriumoxide vervormt om zich te schikken naar die ondergrond, zonder dat defecten in de kristalstructuur ontstaan die de ingebakken rek- of drukspanningen doen afnemen.

En geheel onverwacht bleken beide varianten vier keer zoveel zuurstof te kunnen opnemen als natuurlijk ceriumoxide. De auteurs vermoeden dat ze te maken hebben met meerdere effecten die door elkaar lopen.

Het houdt in dat het niet uitmaakt wat voor mechanische spanning je inbakt in zo’n ceriumoxidefilm, als het maar een spanning is. Dat kan de industriële verwerking van dit materiaal een stuk makkelijker maken.

bron: Stanford

Deel deze pagina
C2W zoekt stagiairs!

Ben je geïnteresseerd? Neem een kijkje wat we je kunnen bieden!

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

Word abonnee/lid

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!

Naar boven