Nutzerforschung an BESSY II: Bildung eines 2D metastabilen Oxids in reaktiven Umgebungen
Darstellung der beschriebenen, auf AgCu in oxidierenden Umgebungen gebildeten CuxOy-Struktur. © (2020) ACS Publishing
In vielen Anwendungen der Katalyse, bei chemischen Sensoren, Brennstoffzellen und Elektroden spielt das chemische Verhalten von Festkörperoberflächen eine wichtige Rolle. Ein Forscherteam des Max-Planck-Instituts für chemische Energiekonversion hat an der Synchrotronstrahlungsquelle BESSY II nun ein wichtiges Phänomen beschrieben, das auftreten kann, wenn Metalllegierungen reaktiven Umgebungen ausgesetzt werden.
Befinden sich Metalllegierungen in reaktiven Umgebungen, so können sich 2D metastabile Oxide auf ihren Oberflächen bilden. Solche Oxide weisen chemische und elektronische Eigenschaften auf, die sich von denen ihrer Volumen-Pendants deutlich unterscheiden können. Aufgrund ihrer Metastabilität ist ihre Existenz auch mittels theoretischer Methoden oft schwer vorhersehbar.
In der Publikation stellen die Forscher die Ergebnisse einer ausführlichen Untersuchung eines solchen Oxids vor. Die Untersuchungen wurden mittels der In-situ-Photonelektronenspektroskopie an der ISISS Beamline und der UE49-PGM Beamline an BESSY II durchgeführt. Damit bestätigen die Forscher die Existenz von 2D metastabilen Oxiden, die zuvor mit theoretischen Berechnungen vorausgesagt wurde. Die Forschungsergebnisse tragen zum besseren Verständnis der Komplexität von festen Oberflächen in reaktiven Umgebungen bei. Sie sind kürzlich in der Fachzeitschrift ACS Materials & Interfaces veröffentlicht worden.
Die interdisziplinäre Forschungsarbeit geht aus einer Kollaboration zwischen dem Max-Planck-Institut für Chemische Energiekonversion, dem Max-Planck-Institut für Eisenforschung, dem Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft, dem Helmholtz Zentrum Berlin und dem Italian Reaseach Council Insitute of Materials (CNR-IOM) hervor.
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- Grüner Wasserstoff: Käfigstruktur verwandelt sich in effizienten KatalysatorClathrate zeichnen sich durch eine komplexe Käfigstruktur aus, die auch Platz für Gast-Ionen bietet. Nun hat ein Team erstmals untersucht, wie gut sich Clathrate als Katalysatoren für die elektrolytische Wasserstoffproduktion eignen. Das Ergebnis: Effizienz und Robustheit sind sogar besser als bei den aktuell genutzten Nickel-basierten Katalysatoren. Dafür fanden sie auch eine Begründung. Messungen an BESSY II zeigten, dass sich die Proben während der katalytischen Reaktion strukturell verändern: Aus der dreidimensionalen Käfigstruktur bilden sich ultradünne Nanoblätter, die maximalen Kontakt zu aktiven Katalysezentren ermöglichen. Die Studie ist in „Angewandte Chemie“ publiziert.
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