Nieuws

Nanodeeltjes kunnen ook te klein zijn

Kopernanodeeltjes worden minder efficiënte katalysatoren wanneer je ze té klein maakt. Utrechtse onderzoekers hebben dat voor het eerst experimenteel vastgesteld, melden ze in Nature Communications.


Voor nanodeeltjes is zoiets ongebruikelijk. Gewoonlijk geldt: hoe kleiner, hoe beter. Zo komt immers een groter percentage van de atomen aan het oppervlak van de deeltjes te liggen, en kan daar deelnemen aan de reactie.

Bij koperdeeltjes op een inerte ondergrond die binnen de industrie worden gebruikt om de vorming van methanol uit waterstof en koolstofmonoxide te katalyseren, gaat die redenering dus niet op.

Volgens promovendus Roy van den Berg en zijn begeleiders Petra de Jongh en Krijn de Jong kun je dat alleen verklaren door aan te nemen dat een koperoppervlak een bepaalde structuur moet hebben om als katalysator te werken. Maak je de deeltjes te klein, dan blijft onvoldoende ruimte over voor welk gestructureerd oppervlak dan ook. ‘Voor koperdeeltjes is het essentieel om niet alleen hoeken en randen, maar ook vlakken te hebben’, zo vat Van den Berg het samen.

Voor zijn experimenten synthetiseerde hij 42 katalysatoren met koperdeeltjes in verschillende maten, variërend van 2 tot 15 nm. Daarbij varieerde hij tevens de ondergrond: silica of koolstof, al dan niet verrijkt met een beetje zink dat er om bekend staat dat het het katalytisch effect versterkt.  

De metingen bevestigen dat dat zink helpt. Maar zowel met als zonder zink zie je de activiteit achteruit gaan als de diameter beneden de 8 nm komt.

Het zou een einde moeten maken aan een discussie die al tientallen jaren duurt. Dat die structuur essentieel is, ligt wel een beetje voor de hand. Maar er zijn ook metingen gepubliceerd die suggereerden dat het niets uitmaakt. Ook is nog steeds onduidelijk welke structuur precies actief is. Mogelijk moet je het zogeheten (211)-kristaloppervlak hebben, dat een trapstructuur vertoont. Leids onderzoek liet onlangs zien dat voor kobaltkatalysatoren en Fischer-Tropschreacties ook zulke trapjes nodig zijn.

Katalysatorproducenten kunnen er ongetwijfeld hun voordeel mee doen. Van den Berg kon na zijn promotie meteen aan de slag bij één van hen.

bron: UU

Ontvang de nieuwsbrief

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

Meld je nu aan!

C2W Social Media

Logo Twitter

Logo Linkedin

Wordt abonnee/lid

Logo KNCV

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!