Mångsidiga överbyggnader bestående av nanopartiklar har nyligen förberetts med olika demonteringsmetoder. Dock, lite information är känd om hur den strukturella demonteringen påverkar materialens katalytiska prestanda. Scientia professor Rose Amal, Rektors forskarstipendiat Hamid Arandiyan och en grupp från forskningsgruppen för partiklar och katalys från University of New South Wales (UNSW) School of Chemical Engineering har fått sin forskning att ta itu med denna fråga publicerad i Naturkommunikation .

Forskargruppen ledd av Dr Jason Scott och Prof Sean Smith i samarbete med Curtin University och Beijing University of Technology har utvecklat en metod som gör att de kan konstruera kristaller med en stor del av reaktiva aspekter. En beställd mesostrukturerad La0.6Sr0.4MnO3 (LSMO) perovskitkatalysator demonterades med en unik fragmenteringsstrategi, varvid de nyligen exponerade (001) reaktiva ytorna vid varje spricka var mer reaktiva mot metanoxidation än de vanliga (dvs före demontering)

Det är av stort intresse att använda metan som ett alternativt bränsle till kol och olja på grund av dess höga förhållande mellan väte och kol vilket ger jämförelsevis lägre utsläpp av växthusgaser. Kommersiella katalysatorer för metanförbränning innehåller ädelmetaller (t.ex. Pt och Pd) som är av hög kostnad och dålig termisk stabilitet (orsakad av agglomerering av metallavlagringarna). Användning av katalysatorer av perovskittyp för att ersätta katalysatorer med ädelmetall för metanoxidation har nyligen uppmärksammats på grund av deras utmärkta termiska stabilitet. I deras nyligen publicerade artikel, forskargruppen beskriver en enkel fragmenteringsmetod för att syntetisera en ny tredimensionell hexapod mesostrukturerad LSMO-perovskit.

Vid fragmentering av tredimensionellt ordnade makroporösa (3DOM) strukturer på ett kontrollerat sätt, via en process som har liknats vid retrosyntes, hexapodformade byggstenar med nyligen exponerade aktiva kristallfasetter skördades. Kraftfulla karakteriseringstekniker kombinerades med teoretiska beräkningar för att definiera det sätt på vilket den förbättrade konfigurationen främjar metanförbränningsreaktionen.

De nya (110) reaktiva aspekterna exponerade vid de svaga brottpunkterna i 3DOM-strukturen ger ytterligare ytarea och introducerar ytor som har en reducerad energibarriär för väteuttag från metan (CH4* → CH3* + H*) jämfört med vanliga 3DOM (001) icke-reaktiva aspekter. Vi tror att designfilosofin och förberedelsestrategin för 3-D LSMO ger en originell väg mot konstruktion av högeffektiva katalysatorer.

Fragmenteringstekniken kan utvidgas till kontrollerad beredning och stabilisering av andra nanomaterial med breda tillämpningar, av denna anledning, det är av stor betydelse. Tillvägagångssättet visar genomförbarhet, "Mesoporösa materialfält är angelägna om att fler och fler forskare från andra områden ska utforska attraktiva tillämpningar, " säger doktorand Yuan Wang från Particle and Catalysis (PartCat) Research Group. "det finns fortfarande gott om utrymme för förbättringar av hierarkiskt ordnade perovskitkatalysatorer som är utformade för att minska koncentrationerna av växthusgaser i atmosfären genom att oxidera metanutsläpp och därför förbättra kostnadseffektiviteten, " tillägger Dr. Hamid Arandiyan från PartCat Research Group.