En forskargrupp från Institutet för framtida material och system vid Nagoya University i Japan har utvecklat en ny "one-pot"-metod för att göra nanoark med mindre sällsynta metaller. Deras upptäckt bör göra det möjligt för energitillverkningsprocessen att bli mer miljövänlig. Tidskriften ACS Nano publicerade studien.
Att producera ren energi är viktigt eftersom det bidrar till att minska den globala uppvärmningen och bidrar till att bygga ett koldioxidneutralt samhälle. En potentiell källa till ren energi använder vätekatalysatorer, såsom palladium (Pd). Industrier använder Pd i elektrolys för att separera vatten till väte och syre. Därefter används vätgas i bränsleceller för att skapa elektricitet. Den enda biprodukten är vatten.
Pd används vanligtvis i en sfärisk "nanopartikel"-form för katalysatoranvändning. En plattare, tunnare yta skulle dock använda färre ädelmetaller och öka den tillgängliga ytan för reaktionen.
Minoru Osada vid Nagoya University och hans forskargrupp har utvecklat ett nytt sätt att göra Pd nanosheets. De kallade det "one-pot-metoden" eftersom det kan göras i en enda glasflaska. De resulterande arken var så tunna (1~2 nm) att de kan jämföras med storleken på en enda molekyl eller DNA-sträng.
Enligt Osada, "Vår nyutvecklade metod är en säker, enkel och energibesparande process. Nanosheets kan syntetiseras vid en låg temperatur på 75°C på en enda timme utan något speciellt reaktionskärl. Även om den konventionella syntesmetoden kämpar för att syntetisera nanosheets med en enhetlig tjocklek och storlek, vår one-pot-metod kan enkelt göra detta."
Dessa nanoark erbjuder stora förbättringar jämfört med befintlig teknik. "Våra 2D nanosheets har 2,8 gånger större yta än sfäriska nanopartiklar på grund av deras arkliknande form", säger Osada. "De hade över dubbelt så mycket katalytisk aktivitet som den nuvarande generationen av väteutvecklingskatalysatorer i prestandatester."
Eftersom vätereaktioner är viktiga för många industrier, lovar denna forskning att ha en transformativ effekt. Osada uttryckte hopp om att de nya Pd-nanoskivorna skulle användas inte bara inom förnybar energi utan också i en mängd olika industrier.
"Hintills har Pd-nanopartiklar använts i stor utsträckning som viktiga katalysatorer för olika kemiska reaktioner, allt från gasrening till farmaceutisk syntes. Pd-nanopartiklar kan potentiellt ersätta konventionella Pd-katalysatorer och revolutionera dessa processer."
Mer information: Sumiya Ando et al, Enkel syntes av Pd-nanoblad och konsekvenser för överlägsen katalytisk aktivitet, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c07861
Journalinformation: ACS Nano
Tillhandahålls av Nagoya University
