Nanoforskare från Utrecht University har utarbetat ett nytt och lovande sätt att tillverka katalysatorer där mängden ädelmetaller som behövs minskas med en faktor 10. Dessa ädelmetaller är få, men viktiga i många befintliga och framtida hållbara kemiska processer. Publikationen publicerades den 8 juli i Science .

Ädelmetaller som platina används ofta i industrin och i det dagliga livet. Den mest kända applikationen är för närvarande i bilars avgaskatalysator för att rena motorns förbränningsgaser. Men ädelmetaller kommer också att behövas i framtiden för att uppnå ett mer hållbart samhälle, till exempel för produktion och konsumtion av väte, en viktig energibärare för framtiden.

Men mängden ädla metaller i världen är mycket begränsad, så det är en stor utmaning att minska de mängder som behövs. Ph.D. forskaren Luc Smulders vid Debye Institute for Nanomaterials Science vid Utrecht University säger att "världsbeståndet av platina uppskattas till 70 000 ton, vilket är cirka 10 gram per världsinvånare. En bränslecell i en bil, för att producera elektrisk kraft från väte för elmotorn, kräver redan cirka 10 gram platina. Detta ger en känsla av behovet av att använda platina så effektivt som möjligt."

Applicering av platina på zeolit ​​med precision

Tillsammans med en tidigare postdoktor vid samma institut, Kang Cheng, undersökte Smulders, under ledning av emeritusprofessor Krijn de Jong, hur platina kan användas i katalysatorer så effektivt som möjligt. De Jong säger att "katalysatorerna i denna studie innehåller två aktiva funktioner, nämligen en metall — platina — och en syrafunktion — en zeolit. Klassiskt räddas ädelmetallen genom att göra platinapartiklarna så små som möjligt. Sådana små partiklar, även kallade nanopartiklar, har ett större förhållande mellan ytarea per volymenhet."

Utrecht-kemisterna har nu gått en helt annan väg. Med hjälp av speciella syntestekniker placerade de platinapartiklarna med precision i förhållande till annat aktivt material som fanns i katalysatorn. Smulders säger att "vanligtvis är nanopartiklarna i katalysatorer fördelade slumpmässigt över materialet. Vi upptäckte att den katalytiska effekten av platina är lika bra - och mycket mindre av det behövs - om det bara appliceras på ytan av zeolitkristallerna, istället för inuti eller bredvid zeoliten."

I industriell skala inom två år

De Jong säger att "det här betyder att endast en tiondel av mängden platina behövs utan att det påverkar katalysatorns prestanda." Arbetet är därför ett genombrott för att använda ädelmetaller många gånger effektivare i katalysatorer, och möjligen även i andra applikationer som är väsentliga för att uppnå ett mer hållbart samhälle. Forskarna räknar med att det kommer att vara möjligt att använda tekniken i industriell skala i befintliga processer inom ett till två år. + Utforska vidare

Utveckling av enatomisk katalysator med hög hållbarhet med hjälp av industriell luftfuktare