Forskere opdager en ny måde at designe metal-nanopartikelkatalysatorer på

Små metal nanopartikler bruges som katalysatorer i mange reaktioner, fra raffinering af kemikalier til fremstilling af polymerer og biobrændstoffer. Hvor godt disse nanopartikler fungerer som katalysatorer for disse reaktioner afhænger af, hvilke af deres krystalflader der er eksponeret.

Men tidligere forsøg på at designe disse nanopartikler ved at ændre deres form er mislykkedes, fordi strukturerne er ustabile og vil vende tilbage til deres ligevægtsform.

Nu, forskere ved Northwestern University's Institute for Catalysis in Energy Processing har opdaget en ny strategi til fremstilling af metalnanopartikler i katalysatorer, der lover at øge selektiviteten og udbyttet for en bred vifte af strukturfølsomme katalytiske reaktioner. Holdet, ledet af Laurence D. Marks, professor i materialevidenskab og teknik ved McCormick School of Engineering and Applied Science, opdagede, at de kunne designe nanopartikler ved at designe partiklens støttestruktur.

"I stedet for at forsøge at konstruere nanopartiklerne, vi har konstrueret substratet, som nanopartiklerne sidder på, " sagde Marks. "Det ændrer, hvilke ansigter der bliver eksponeret." Deres resultater blev offentliggjort i februar i tidsskriftet Nano bogstaver .

Denne løsning var lidt af en opdagelse:holdet skabte nanopartikelprøverne, opdagede, at de ikke ændrede deres form (som termodynamikkens love fik tidligere designede nanopartikler til at gøre), derefter gå i gang med at finde ud af, hvordan det fungerede. Det viser sig, at epitaksi - forholdet mellem atomernes position i nanopartiklerne og atomernes position på substratet - var vigtigere at designe end tidligere antaget.

Holdet tester i øjeblikket nanopartiklerne i en katalytisk reaktor, og tidlige resultater ser lovende ud, siger Marks. Nanopartiklerne ser ud til at være stabile nok til at overleve strabadserne ved langvarig brug som katalysatorer.

"Det åbner døren til at designe bedre katalysatorer, " sagde Marks. "Denne metode kan bruges med en række forskellige metal nanopartikler. Det er en ny strategi, og det kan have en meget stor indflydelse."