One-pot nanosheet-metoden, der katalyserer en revolution af grøn energi

En forskergruppe fra Institute for Future Materials and Systems ved Nagoya University i Japan har udviklet en ny 'one-pot'-metode til at lave nanoplader med mindre sjældne metaller. Deres opdagelse skulle gøre det muligt for energifremstillingsprocessen at være mere miljøvenlig. Tidsskriftet ACS Nano offentliggjort undersøgelsen.

Det er vigtigt at producere ren energi, fordi det hjælper med at reducere den globale opvarmning og bidrager til at opbygge et CO2-neutralt samfund. En potentiel kilde til ren energi bruger brintkatalysatorer, såsom palladium (Pd). Industrier bruger Pd i elektrolyse til at adskille vand til brint og oxygen. Bagefter bruges brinten i brændselsceller til at skabe elektricitet. Det eneste biprodukt er vand.

Pd bruges almindeligvis i en sfærisk "nanopartikel" til katalysatorbrug. Men en fladere, tyndere overflade ville bruge færre ædelmetaller og øge det tilgængelige overfladeareal til reaktionen.

Minoru Osada ved Nagoya Universitet og hans forskningsgruppe har udviklet en ny måde at lave Pd nanoark på. De kaldte det 'one-pot-metoden', fordi det kan gøres i en enkelt glasflaske. De resulterende ark var så tynde (1~2 nm), at de kan sammenlignes med størrelsen af ​​et enkelt molekyle eller DNA-streng.

Ifølge Osada, "Vores nyudviklede metode er en sikker, enkel og energibesparende proces. Nanosheets kan syntetiseres ved en lav temperatur på 75°C på en enkelt time uden nogen speciel reaktionsbeholder. Selvom den konventionelle syntesemetode kæmper for at syntetisere nanoark med en ensartet tykkelse og størrelse, vores one-pot metode kan nemt gøre dette."

Disse nanoark tilbyder store forbedringer i forhold til eksisterende teknologi. "Vores 2D-nanoark har 2,8 gange mere overfladeareal end sfæriske nanopartikler på grund af deres arklignende form," sagde Osada. "De havde over dobbelt så meget katalytisk aktivitet som den nuværende generation af brintudviklingskatalysatorer i ydeevnetest."

Da brintreaktioner er vigtige for mange industrier, lover denne forskning at have en transformativ effekt. Osada udtrykte håb om, at de nye Pd nanoark ikke kun ville blive brugt i vedvarende energi, men også i en lang række industrier.

"Til dato er Pd-nanopartikler blevet brugt i vid udstrækning som vigtige katalysatorer til forskellige kemiske reaktioner lige fra gasrensning til farmaceutisk syntese. Pd-nanoplader kan potentielt erstatte konventionelle Pd-katalysatorer og revolutionere disse processer."

Flere oplysninger: Sumiya Ando et al., let syntese af Pd-nanoark og implikationer for overlegen katalytisk aktivitet, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c07861

Journaloplysninger: ACS Nano

Leveret af Nagoya University