Forskere opdager ny metode til at generere metalnanopartikler til brug som katalysatorer

Et team af forskere fra ITACA Institute of Universitat Politècnica de València (UPV) og Research Institute of Chemical Technology, et fælles center for det spanske nationale forskningsråd (CSIC) og UPV, har opdaget en ny metode til fremstilling af metal nanokatalysatorer, der er mere bæredygtige og økonomiske.

Med et stort potentiale i industrisektoren ville metoden bidrage til dekarbonisering af industrien. Værket er blevet publiceret i tidsskriftet ACS Nano .

Denne nye metode er baseret på udløsningsprocessen aktiveret af mikrobølgestråling. Exsolution er en metode til at generere metalliske nanopartikler på overfladen af ​​keramiske materialer. "Ved forhøjede temperaturer og i en reducerende atmosfære (normalt brint) migrerer metalatomer fra materialets struktur til dets overflade og danner metalnanopartikler forankret til overfladen. Denne forankring øger disse nanopartiklers styrke og stabilitet betydeligt, hvilket har en positiv indvirkning på effektiviteten af ​​disse katalysatorer," forklarer Beatriz García Baños, en forsker i mikrobølgeområdet på ITACA Institute ved UPV.

I undersøgelsen har UPV- og CSIC-forskerne vist, at takket være mikrobølgestråling kan denne proces udføres ved mere moderate temperaturer og uden behov for at bruge reducerende atmosfærer.

"På denne måde kan aktive nikkel nanokatalysatorer fremstilles i en mere energieffektiv opløsningsproces. Disse katalysatorer har vist sig at være aktive og stabile til reaktionen af ​​CO-produktion fra CO₂ , at opnå et produkt af industriel interesse og bidrage til dekarboniseringen af ​​sektoren," siger Alfonso Juan Carrillo Del Teso, forsker i Energy Conversion and Storage Group i ITQ.

Ekssolutionsprocessen, der er demonstreret i nikkelnanopartikler, er blevet udført ved temperaturer på ca. 400ºC og eksponeringstider på nogle få sekunder, hvorimod den konventionelle udløsningsprocedure i disse materialer sker ved temperaturer på 900ºC med tider på ca. 10 timer. Derudover gør denne teknologi det muligt at udføre udløsning uden brug af brint.

"Af alle disse grunde forbedrer vi processens bæredygtighed. Ved at opnå katalysatorerne ved mildere temperaturer og kortere eksponeringstider reducerer vi desuden omkostningerne ved processen, som også er påvirket af, at vi ikke skal bruge brint som reducerende gas. ," tilføjer Beatriz García Baños.

Applikationer

Processen udviklet af UPV- og CSIC-teamet er primært beregnet til højtemperaturkatalytiske procedurer til lagring og konvertering af vedvarende energi. Det kunne også anvendes på biogasreformeringsreaktioner til produktion af syntesegas (precursor for flydende brændstoffer), CO₂ hydrogeneringsreaktioner gældende for Power-to-X-systemer og funktionaliserende elektroder til brændselsceller og/eller højtemperaturelektrolysatorer.

Flere oplysninger: Andrés López-García et al., Microwave-Driven Exsolution of Ni-nanopartikler i A-Site-deficiente perovskites, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c08534

Journaloplysninger: ACS Nano

Leveret af Universitat Politècnica de València