Materialwissenschaft Katalysatoroberfläche mit atomarer Auflösung analysiert
So detailliert sind Katalysatoroberflächen selten zuvor abgebildet worden. Dabei kann jedes einzelne Atom entscheidend für die katalytische Aktivität sein.
Mit atomarer Auflösung hat ein deutsch-chinesisches Forschungsteam die dreidimensionale Struktur der Oberfläche von Katalysator-Nanopartikeln sichtbar gemacht. Diese spielt eine entscheidende Rolle für die Aktivität und Stabilität der Partikel. Die detaillierten Einblicke gelangen mit einer Kombination aus Atomsondentomografie, Spektroskopie und Elektronenmikroskopie. Nanopartikel-Katalysatoren können zum Beispiel bei der Produktion von Wasserstoff für die chemische Industrie zum Einsatz kommen. Um die Leistung künftiger Katalysatoren zu optimieren, ist es unabdingbar, den Einfluss der dreidimensionalen Struktur zu verstehen. Gerade für kleine Nanopartikel von weniger als zehn Nanometern Durchmesser fehlten bislang detaillierte Informationen dazu, was an der Katalysatoroberfläche während der Reaktion passiert.
Für die Arbeiten kooperierten Forschende der RUB, der Universität Duisburg-Essen und des Max-Planck-Instituts für Chemische Energiekonversion in Mülheim an der Ruhr im Rahmen des Sonderforschungsbereichs „Heterogene Oxidationskatalyse in der Flüssigphase“.
An der RUB arbeitete ein Team um Weikai Xiang und Prof. Dr. Tong Li aus dem Bereich Atomic-scale Characterisation zusammen mit dem Lehrstuhl für Elektrochemie und Nanoskalige Materialien sowie dem Lehrstuhl für Technische Chemie. Außerdem waren Institute im chinesischen Shanghai und britischen Didcot beteiligt. Das Team beschreibt die Arbeiten in der Zeitschrift Nature Communications, online veröffentlicht am 10. Januar 2022.
