Platina is een veelgebruikte katalysator, maar het precieze mechanisme blijft grotendeels een mysterie voor wetenschappers. Ludo Juurlink heeft nu voor het eerst aangetoond hoe zuurstof reageert op het platina-oppervlak. Samen met Ph.D. studenten Kun Cao en Richard van Lent en internationale collega's, hij heeft zijn bevindingen gepubliceerd in PNAS .

Eerder dit jaar, Juurlink loste een 40 jaar oud probleem in de chemie op, samen met Richard van Lent en het DIFFER instituut. Met behulp van een uniek gebogen platina-oppervlak, hij bewees hoe waterstof reageert op platina. In zijn huidige onderzoek hij gebruikte opnieuw het gebogen platina, dit keer het onderzoeken van de reactie met zuurstof.

Dit heeft geleid tot een interessante ontdekking. Juurlink en collega's zagen dat zuurstof op platina anders reageert dan het veel lichtere waterstof. Het gebogen platina was opnieuw cruciaal voor deze ontdekking. "Omdat het platina-oppervlak gekromd is, de atomaire structuur verandert heel geleidelijk langs het oppervlak, " legt Juurlink uit. Deze structuur is te vergelijken met een trap met treden die naar de randen toe steeds smaller worden. In het midden, het oppervlak lijkt meer op een balzaal."

De reactiviteit van waterstof bleek af te hangen van hoe dicht de stappen van de katalysator bij elkaar liggen. Dit is ook het geval met zuurstof, maar om een ​​fundamenteel andere reden. "De stappen hebben een ander effect op zuurstof dan op waterstof."

Volgens Juurlink, dit heeft vooral te maken met de grotere massa zuurstof. "Omdat zuurstof zwaarder is dan waterstof, de interactie met het platina-oppervlak begint op grotere afstand, " zegt hij. "Het zuurstofmolecuul voelt al de interactie met platina, maar kan de details nog niet zien. Als resultaat, de reactie verloopt op een andere manier dan bij waterstof."

Voor het experiment, het was nodig om de draairichting van de zuurstofmoleculen te regelen. Hiervoor was samenwerking nodig met een Japanse collega, Mitsunori Kurahashi, die hiervoor een uniek apparaat heeft gebouwd. "Vorig jaar, Ik had de mogelijkheid om twee weken metingen te doen in zijn lab met een subsidie ​​van het instituut waar Kurahashi werkt, ’ zegt Juurlink.

"Dit is een prachtige fundamentele ontdekking, concludeert Juurlink, die ook een impact kunnen hebben op bestaande toepassingen. De reactie van zuurstof tot platina is essentieel in de duurzame energiesector en bij het verbeteren van de luchtkwaliteit. "Bijvoorbeeld, de reactie vindt plaats in waterstofbrandstofcellen en in uitlaatsystemen van auto's, ', zegt de chemicus. 'Het feit dat we nu op zo'n gedetailleerd niveau kunnen meten hoe de reactie verloopt, vormt een uitdaging voor theoretische modellen die deze chemische reactie beschrijven en er voorspellingen over doen."