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Verfahrenstechnik: Raue Nanokatalysatoren sind besser

Tetrahexahedrales Platin
Ein Team von chinesischen und US-amerikanischen Chemikern um Na Tian von der Universität Xiamen in China hat ein neues Verfahren entwickelt, effizientere Platin-Katalysatoren herzustellen: Sie brachten die annähernd kugelförmigen Nanokügelchen in eine tetrahexahedrale Form mit 24 Facetten. Bislang übliche Nanokristalle hatten weitaus weniger Flächen.

Katalysatoren sollen chemische Reaktionen schneller und effizienter ablaufen lassen. Häufig handelt es sich um Edelmetalle, die das geometrische und elektrische Umfeld bieten, damit die Abläufe besser oder sogar überhaupt stattfinden können. Vor allem die Kanten und rauen Bereiche der Katalysatoren sind dafür geeignet. Doch ausgerechnet das sehr gut geeignete Platin ist für diese Zwecke normalerweise unpassend glatt.
Nanokristalle unter dem Mikroskop | Unter dem Elektronenmikroskop zeigen die Nanokristalle ihre vielen Facetten (A). Bei stärkerer Vergrößerung sind auch Stufen im Kristallgitter zu erkennen (B). Sie ermöglichen eine weit effizientere Katalyse beim Umsatz von Ameisensäure (C) und Ethanol (D) (die roten Kurven zeigen jeweils den Ablauf in Gegenwart von tetrahexahedralem Platin, die blauen im Beisein konventioneller Nanokügelchen).
Der Trick der Forscher bestand im Wesentlichen darin, das Ausgangsmaterial in Säure einem schnell wechselnden elektrischen Feld auszusetzen. Die genauen Abläufe sind bislang nicht bekannt, aber unter dem Mikroskop konnten die Wissenschaftler beobachten, wie die Kügelchen kleiner wurden und dafür die vielkantigen Platinkristalle wuchsen. Ihre Größe reichte schließlich von 20 bis 80 Nanometer.

In Tests mit Ethanol und Ameisensäure erwiesen sich die neuen Nanokristalle als deutlich wirkungsvoller als herkömmliche Platinkatalysatoren. Die vielen Kanten und Stufen des Materials bieten mehr Ansatzpunkte für eine Reaktion. Außerdem sind die Körnchen bis 800 Grad Celsius stabil, können also nach dem Gebrauch recycelt werden.

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