Bestemmelse af aktiviteten af ​​ædelmetalfri katalysatorpartikler

Kemikere har udviklet en ny metode, hvormed de kan karakterisere individuelle ædelmetalfrie nanopartikelkatalysatorer. Partiklerne kunne være et billigt alternativ til ædelmetalkatalysatorer til at opnå brint fra vand ved hjælp af elektrolyse. "For at udvikle effektive nanopartikler, vi skal forstå, hvordan strukturen og aktiviteten af ​​individuelle partikler eller små partikelgrupper er relateret til hinanden, " siger professor Wolfgang Schuhmann fra Center for Elektrokemi ved Ruhr-Universität Bochum. Han beskriver en ny målemetode til dette formål sammen med forskerne Tsvetan Tarnev og Dr. Harshitha Barike Ayappa fra Bochum og professor Corina Andronescu fra University of Duisburg-Essen og andre kolleger i bladet Angewandte Chemie af 1. oktober 2019.

Indtil nu, der er få teknikker til rådighed til at måle den katalytiske aktivitet af individuelle eller nogle få nanopartikler. "De strømme, der skal måles, er ekstremt små, og man skal finde enkelte eller få nanopartikler for at kunne måle dem reproducerbart, " forklarer Schuhmann. Forskerholdet, som samarbejder inden for University Alliance Ruhr, viste, at sådanne analyser også er mulige med høj gennemstrømning - nemlig med scanning elektrokemisk cellemikroskopi.

Udvikling af nyt referencesystem

Indtil nu, metoden var ikke blevet brugt til dette formål, fordi nanopartiklerne skulle testes under krævende kemiske forhold og derved opstod store måleunøjagtigheder. Dette gjorde en pålidelig fortolkning af resultaterne umulig. I deres nuværende arbejde, forskerne udviklede et nyt referencesystem til scanning af elektrokemisk cellemikroskopi. Ved smart at bruge en stabil intern standard, de eliminerede måleunøjagtighederne og muliggjorde langvarige målinger under de givne forhold med høj gennemstrømning.

Analyse af selvfremstillede nanopartikler

Forskerne producerede kulstofpartikler med nitrogen og kobolt indeslutninger på glasagtig kulstof, partiklerne er til stede på overfladen enten individuelt eller i grupper af få partikler. I et enkelt eksperiment, de var i stand til at bruge scanning elektrokemisk cellemikroskopi til at bestemme den elektrokemiske aktivitet af alle disse individuelle partikler eller partikelgrupper.

Partiklerne katalyserede den såkaldte oxygenudviklingsreaktion. Elektrolysen af ​​vand producerer brint og oxygen - det begrænsende trin i denne proces er i øjeblikket den partielle reaktion, hvor oxygen udvikles; mere effektive katalysatorer til denne delreaktion ville lette produktionen af ​​brint.