Een samenwerkend onderzoeksteam heeft een voetbalvormige constructie vervaardigd met behulp van rand-tot-rand-assemblage van 2D-halfgeleidermaterialen. Het onderzoek stond op de cover van de online editie van de Angewandte Chemie International Edition dagboek.

Het onderzoeksteam, geleid door professor In Su Lee en Ph.D. kandidaat Sun Woo Jang van de afdeling scheikunde van de Pohang University of Science and Technology (POSTECH), samen met professor Kwangjin An van de afdeling Energie en Chemische Technologie van het Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), controleerde met succes de interactie tussen de randen van 2D-silica nanosheets (2D-SiNS) om een ​​voetbalachtige structuur te creëren.

De vlakke structuur van 2D-nanosheets vertoont unieke mechanische en optische eigenschappen, waardoor ze veelzijdig zijn in halfgeleiderapparaten, katalysatoren, sensoren en vele andere sectoren. De sterke aantrekkingskracht van intermoleculaire krachten (van der Waals) tussen platen resulteert doorgaans in een structuur waarbij vlakken in direct contact staan, waardoor de mechanische stabiliteit voor de katalytische functionaliteit in gevaar komt.

In het onderzoek ontwikkelde het onderzoeksteam een ​​edge-to-edge assemblagetechniek voor 2D-SiNS. In het geval van 2D-SiNS varieert de ladingsverdeling op basis van oppervlaktekromming of structurele kenmerken, en doorgaans is het randgebied gevoelig voor verschillen in ladingsverdeling.

Het onderzoeksteam maakte gebruik van deze eigenschap om interacties tussen de randen van 2D-SiNS te induceren. In tegenstelling tot de traditionele face-to-face montage richt deze techniek zich op de montage van randen.

Dankzij deze doorbraak konden de onderzoekers 2D-SiNS in holle voetbalvormige structuren assembleren, wat een uitzonderlijke mechanische stabiliteit en duurzaamheid aantoonde, zelfs onder uitdagende omstandigheden, waaronder hoge temperaturen en verschillende oplosmiddelen. Bovendien voorkwam deze structuur onbedoelde aggregatie van nanostructuren en remde de vorming van cokes, wat de katalytische activiteit belemmert.

Dergelijke structurele kenmerken vergrootten het geassembleerde 2D-SiNS-oppervlak aanzienlijk, waardoor de efficiëntie van katalytische reacties werd verbeterd en de soepele beweging van reactanten werd vergemakkelijkt. Belangrijk is dat het, wanneer het werd onderworpen aan continue reacties bij hoge temperaturen, een uitstekende katalytische activiteit en duurzaamheid vertoonde bij de productie van waterstof en koolmonoxide uit methaan en kooldioxide.

De hoofdonderzoeker van het onderzoek, professor In Su Lee, zei:"Ik ben niet alleen blij met het verbeterde begrip van de materiaalassemblage op nanoschaal, maar ook met het feit dat we de weg vrijmaken voor de ontwikkeling van stabiele en functionele 2D-nanomaterialen." P>

Meer informatie: Sun Woo Jang et al., Voetbalachtige assemblage van rand-tot-rand georiënteerde 2D-silica-nanoplaten:een veelbelovende katalysatorondersteuning voor hervormingen bij hoge temperaturen, Angewandte Chemie International Edition (2023). DOI:10.1002/anie.202316630

Aangeboden door Pohang Universiteit voor Wetenschap en Technologie