Support driver skæbnen for beskyttede guld-nanoklynger som katalysatorer

I samarbejde med eksperimentalister fra Gent Universitet, Belgien og Utrecht Universitet, Holland, forskere ved Nanoscience Center (NSC) ved Jyväskylä Universitet, har for nylig opdaget, at valget af et bæremateriale til modelkatalysatorer, lavet af guld nanoklynger beskyttet af organiske molekyler, kan have drastiske virkninger på strukturen af ​​katalysatoren. På visse understøtninger, klyngerne går fuldstændig i opløsning, mens på andre, det organiske beskyttende lag skaller væk og efterlader de intakte metalliske nanoclusters, der kan fungere som katalysatorer for en ønsket reaktion. Forskningen blev offentliggjort i Chemistry-A European Journal (2020).

Katalysatorer er vigtige for at producere kemikalier, der bruges i vores daglige liv. De sparer en masse energi og gør kemiske reaktioner hurtigere sammenlignet med deres ukatalyserede modstykker.

Nanomaterialer, især metalliske nanoclusters er meget udbredt på grund af deres høje effektivitet og er generelt placeret på en inaktiv oxidunderstøtning til disse applikationer. Imidlertid, disse nanoklynger er til tider mindre stabile, og er derfor beskyttet med et lag af organiske molekyler. Denne undersøgelse er et vigtigt skridt hen imod designet, styring, og syntese af atomisk præcise understøttede katalysatorer med skræddersyede fysiske og kemiske egenskaber.

Guld nanoclusters (Aun) af forskellige størrelser beskyttet af phosphin organiske molekyler blev deponeret på fire forskellige understøtninger, og deres egenskaber blev målt ved hjælp af røntgenabsorptionsspektroskopi. På Brønsted-syreunderstøtninger (overflader, der har en tendens til at afgive protoner), klyngerne var fuldstændig fragmenterede og opløste Au-klyngen, mens på Lewis-syre-understøtninger (overflader, der har tendens til at få elektroner) blev det organiske phosphinlag skrællet væk, hvilket efterlod den metalliske Aun-klynge, der bevarer den oprindelige størrelse af klyngen.

De teoretiske modeller udviklet i Jyväskylä forklarede de eksperimentelle observationer ved at studere ladningsoverførslen mellem støtten og klyngerne.

Denne undersøgelse blev offentliggjort i den internationale publikationsserie Chemistry-A European Journal og anerkendt som et "hot" papir. Et billede, der beskriver værket, blev også valgt som forsideindslag i tidsskriftets seneste udgave af 2. juni, 2020.

I Jyväskylä, post doc forsker Nisha Mammen, Professor Karoliina Honkala, og Akademiprofessor Hannu Häkkinen stod for den teoretiske del af arbejdet. Forskningen blev støttet af Akademiet i Finland. Computersimuleringerne i undersøgelsen blev udført i de lokale universitetssupercomputere såvel som i CSC-IT Center for Science.