Naarmate platina-nanodeeltjes kleiner worden, neemt hun katalytische activiteit vaak af als gevolg van verschillende factoren. Hier zijn een paar redenen waarom platina-nanodeeltjes bij kleine afmetingen minder effectieve katalysatoren kunnen worden:

1. Verkleind oppervlak: Kleinere nanodeeltjes hebben een kleiner oppervlak vergeleken met grotere nanodeeltjes. Het oppervlak van een nanodeeltje is cruciaal voor katalyse, omdat het de plaatsen biedt waar reactantmoleculen kunnen adsorberen en chemische reacties kunnen ondergaan. Naarmate de grootte van de nanodeeltjes afneemt, neemt het beschikbare oppervlak af, wat resulteert in minder actieve plaatsen voor katalyse.

2. Verhoogde oppervlakte-energie: Kleinere nanodeeltjes hebben een hogere oppervlakte-energie vergeleken met grotere nanodeeltjes. Dit betekent dat kleinere nanodeeltjes energetisch onstabieler zijn en een sterkere neiging hebben om te agglomereren of samen te smelten. De agglomeratie van nanodeeltjes vermindert het aantal actieve plaatsen dat beschikbaar is voor katalyse en kan leiden tot deactivering van de katalysator.

3. Quantumgrootte-effecten: Wanneer nanodeeltjes erg klein worden, beginnen kwantumgrootte-effecten een belangrijke rol te spelen in hun gedrag. Deze effecten kunnen de elektronische structuur en eigenschappen van de nanodeeltjes aanzienlijk veranderen, inclusief hun katalytische activiteit. Kwantumgrootte-effecten kunnen de energieniveaus van de elektronen in de nanodeeltjes wijzigen, waardoor de adsorptie en reactiviteit van reactantmoleculen worden beïnvloed.

4. Ligandeffecten: Nanodeeltjes worden vaak gesynthetiseerd met behulp van liganden of capping-middelen om hun groei te controleren en agglomeratie te voorkomen. Deze liganden kunnen sterk binden aan het oppervlak van de nanodeeltjes en kunnen de actieve plaatsen blokkeren, waardoor hun katalytische activiteit wordt belemmerd. Het type en de dekking van liganden kunnen de katalytische prestaties van nanodeeltjes aanzienlijk beïnvloeden.

5. Structurele veranderingen: Naarmate nanodeeltjes kleiner worden, kan hun kristalstructuur veranderingen ondergaan. Deze structurele veranderingen kunnen de rangschikking en toegankelijkheid van oppervlakteatomen beïnvloeden, waardoor de katalytische activiteit van de nanodeeltjes wordt beïnvloed. Sommige specifieke kristalfacetten of oppervlaktestructuren kunnen actiever zijn voor bepaalde reacties, en de relatieve overvloed van deze facetten kan variëren met de deeltjesgrootte.

Het is belangrijk op te merken dat het grootte-afhankelijke katalytische gedrag van platina-nanodeeltjes kan variëren, afhankelijk van de specifieke reactie en reactieomstandigheden. Hoewel kleinere nanodeeltjes in sommige gevallen een verminderde katalytische activiteit kunnen vertonen, kunnen ze soms een verhoogde activiteit vertonen voor bepaalde reacties vanwege de unieke eigenschappen die voortkomen uit hun kleine formaat. Daarom hangt de optimale nanodeeltjesgrootte voor katalyse af van de specifieke toepassing en het reactiesysteem.