Zojuist een nieuw artikel gepubliceerd in Natuur Katalyse toont de eenvoudige manieren om de structuur van platina-nanodeeltjes te regelen en hun katalytische eigenschappen af ​​te stemmen.

Onderzoek geleid door Cardiff Catalysis Institute (CCI) in samenwerking met wetenschappers van Lehigh University, Jazan-universiteit, Zhejiang-universiteit, Universiteit van Glasgow, Universiteit van Bologna, Onderzoekscomplex in Harwell (RCaH), en University College London hebben hun unieke vaardigheden gecombineerd om te ontwikkelen en te begrijpen met behulp van geavanceerde karakteriseringsmethoden (met name TEM en B18 bij Diamond Light Source), hoe het mogelijk is om met een eenvoudige preparatiemethode de structuren van metalen nanodeeltjes te controleren en te manipuleren. Deze metalen nanodeeltjes worden veel gebruikt door de industrie als innovatieve katalysatoren voor de productie van bulkchemicaliën zoals polymeren, vloeibare brandstoffen (bijv. diesel, benzine) en andere speciale chemicaliën (farmaceutische producten).

Meenakshisundaram Sankar van het Cardiff Catalysis Institute, die samen met G.J. Hutchings dit onderzoek leidden, verklaart, "Gewoon door zeer standaard bereidingsparameters te optimaliseren, we laten zien hoe het mogelijk is om de structurele kenmerken van platina nanodeeltjes gedragen op titaniumdioxide te manipuleren om een ​​zeer actieve en selectieve katalysator te produceren voor de synthese van gefunctionaliseerde anilinen. Deze producten worden gebruikt bij de synthese van alledaagse goederen zoals geneesmiddelen, meststoffen en kleurstoffen. Dit is een enorme stap voorwaarts in het begrijpen van de rol van preparatieparameters bij het afstemmen van de structuur van platina-nanodeeltjes en dit zal ons in staat stellen actievere metalen nanodeeltjes te ontwerpen."

Het belangrijkste kenmerk van dit artikel is de afstemming van de actieve plaatsen (waar de katalytische reactie plaatsvindt) in platina-nanodeeltjes door verschillende warmtebehandelingen en het gebruik van zeer lage platinahoeveelheden om een ​​geoptimaliseerde katalysator te produceren.

Andy Beale, Hoogleraar Anorganische Chemie, UCL gevestigd in het onderzoekscomplex in Harwell, een van de samenwerkende wetenschappelijke faciliteiten van Diamond zegt:"Door 10 keer minder platinametaal te gebruiken, we hebben de kosten voor het maken van deze katalysator aanzienlijk verlaagd. Ook al, met lagere hoeveelheden metaal, de katalysator is even actief of actiever dan de huidige commerciële katalysator. Een ander belangrijk voordeel is dat deze katalysator geen ongewenste bijproducten produceert (die afval opleveren en erg duur zijn om te scheiden en op te ruimen)."

Een multidisciplinair team van collega's met toegang tot extreem krachtige karakteriseringsmiddelen bij Diamond Light Source, de Britse Synchrotron heeft de CCI-onderzoekers in staat gesteld een fundamenteel begrip te krijgen van welke structuur nodig is voor het optimaliseren van dit nanodeeltjeskatalysatorsysteem.

Dit onderzoek is gepubliceerd in een artikel getiteld "Tuning of catalytic sites in Pt/TiO ₂ katalysatoren voor de chemoselectieve hydrogenering van 3-nitrostyreen" in Natuur Katalyse .

Professor Laurent Chapon, Directeur Exacte Wetenschappen bij Diamond Light Source concludeert:"Katalyse is naar schatting betrokken bij 90% van alle chemische processen en bij het creëren van 60% van de chemische producten die op de markt verkrijgbaar zijn, daarom wordt het op atomaire schaal bestudeerd. De noodzaak om katalyse op dit niveau te begrijpen, wordt gedreven door zowel economische als ecologische overwegingen; daarom is er een wereldwijde interesse in het optimaliseren van de synthese van nieuwe katalytische materialen en in het begrijpen van het fundamentele proces van katalyse.

"Bij Diamant, we bieden gespecialiseerde analytische technieken voor de atomaire tot microschaalkarakterisering van verschillende katalytische materialen, en de in situ studie van katalytische processen die state-of-the-art zijn. We zijn blij dat het team tot nu toe zo succesvol is geweest in het afstemmen van de katalytische eigenschappen van platina-nanodeeltjes."