1. Minskad yta: Mindre nanopartiklar har en mindre yta jämfört med större nanopartiklar. Ytan på en nanopartikel är avgörande för katalys, eftersom den tillhandahåller de platser där reaktantmolekyler kan adsorbera och genomgå kemiska reaktioner. När nanopartikelstorleken minskar, minskar den tillgängliga ytan, vilket resulterar i färre aktiva platser för katalys.
2. Ökad ytenergi: Mindre nanopartiklar har en högre ytenergi jämfört med större nanopartiklar. Det betyder att mindre nanopartiklar är mer energimässigt instabila och har en starkare tendens att agglomerera eller sammansmälta. Agglomereringen av nanopartiklar minskar antalet aktiva platser tillgängliga för katalys och kan leda till deaktivering av katalysatorn.
3. Kvantstorlekseffekter: När nanopartiklar blir mycket små börjar kvantstorlekseffekter spela en betydande roll i deras beteende. Dessa effekter kan väsentligt förändra den elektroniska strukturen och egenskaperna hos nanopartiklarna, inklusive deras katalytiska aktivitet. Kvantstorlekseffekter kan modifiera energinivåerna för elektronerna i nanopartiklarna, vilket påverkar adsorptionen och reaktiviteten hos reaktantmolekyler.
4. Ligand-effekter: Nanopartiklar syntetiseras ofta med hjälp av ligander eller täckmedel för att kontrollera deras tillväxt och förhindra agglomeration. Dessa ligander kan starkt binda till ytan av nanopartiklarna och kan blockera de aktiva platserna, vilket hindrar deras katalytiska aktivitet. Typen och täckningen av ligander kan avsevärt påverka nanopartiklars katalytiska prestanda.
5. Strukturella förändringar: När nanopartiklar blir mindre kan deras kristallstruktur genomgå förändringar. Dessa strukturella förändringar kan påverka arrangemanget och tillgängligheten av ytatomer och därigenom påverka nanopartiklarnas katalytiska aktivitet. Vissa specifika kristallfacetter eller ytstrukturer kan vara mer aktiva för vissa reaktioner, och den relativa mängden av dessa fasetter kan variera med partikelstorleken.
Det är viktigt att notera att det storleksberoende katalytiska beteendet hos platinananopartiklar kan variera beroende på de specifika reaktions- och reaktionsförhållandena. Medan mindre nanopartiklar kan uppvisa minskad katalytisk aktivitet i vissa fall, kan de ibland visa ökad aktivitet för vissa reaktioner på grund av unika egenskaper som härrör från deras ringa storlek. Därför beror den optimala nanopartikelstorleken för katalys på den specifika applikationen och reaktionssystemet.
