Katalysatorplattform verbessert das Verständnis von arbeitenden Katalysatoren

© FHI

Eine neuartige Katalysatorplattform, bekannt als Laterally Condensed Catalysts (LCC), wurde entwickelt, um das Design und die Analyse der funktionalen Schnittstelle zu ermöglichen, die die aktive Phase mit ihrer Unterstützung verbindet. Diese Schnittstelle beeinflusst nicht nur die chemischen Eigenschaften der reaktiven Schnittstelle, sondern kontrolliert auch deren Stabilität und damit die Nachhaltigkeit der katalytischen Materialien. Die Entwicklung wurde wesentlich durch die Anwendung von operando-Spektroskopie am Synchrotron BESSY II unterstützt, die es ermöglichte, die dynamischen Prozesse und Strukturen unter Reaktionsbedingungen zu beobachten und zu verstehen.

Unbeschränkte Kombinationen in der Zusammensetzung zwischen aktiver Phase und Unterstützung ermöglichen beispielsweise den direkten Energietransfer zur reaktiven Schnittstelle in der Elektrokatalyse oder elektrischen Heizung. Die physikalische Synthesemethodik im Rahmen des FHI-HZB CatLab-Projekts, die aus der Solarzellentechnologie stammt, ermöglicht den Zugang zu präzisen und homogenen Strukturen und Chemie. Dies erleichtert das mechanistische Verständnis von arbeitenden Katalysatoren und deren anschließende Optimierung durch die Untersuchung reaktiver und funktionaler Schnittstellen mittels Operando-Spektroskopie. Die hier untersuchten Dünnschichtkatalysatoren wurden mit dem Ziel synthetisiert, die Schnittstellenstruktur von Leistungskatalysatoren zu entwerfen und die Materiallücke zwischen Modell- und realen Pulverkatalysatoren zu schließen, während der Einsatz von Edelmetallen minimiert wird. Seine einzigartige flache und dicht gepackte Struktur (LCC) ermöglicht es, eine homogene hohe Dichte an oberflächenaktiven Stellen zu erreichen, wodurch der Gehalt an Material im "Bulk" oder der Unterfläche der aktiven Katalysatoren minimiert wird, was sich positiv auf die Selektivität der katalysierten Reaktion auswirkt.

Diese Bemühungen werden in einer Studie beschrieben, die in Nature Communications veröffentlicht wurde, mit dem Titel "Rationally Designed Laterally-Condensed-Catalysts Deliver Robust Activity and Selectivity for Ethylene Production in Acetylene Hydrogenation." Die Studie ist Teil des CatLab-Projekts, einer Zusammenarbeit, die prominent das Fritz-Haber-Institut der Max-Planck-Gesellschaft (FHI), das Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie und das Max-Planck-Institut für chemische Energiekonversion umfasst. Das CatLab-Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert.

Lesen Sie die ausführliche Mitteilung auf der Webseite des FHI >

FHI

  • Link kopieren

Das könnte Sie auch interessieren

  • Dr. Michelle Browne erhält Stipendium der Daimler und Benz-Stiftung
    Nachricht
    11.03.2025
    Dr. Michelle Browne erhält Stipendium der Daimler und Benz-Stiftung
    Michelle Browne leitet am HZB eine Helmholtz-Nachwuchsgruppe zur Elektrokatalyse. Nun wurde sie von der Daimler und Benz-Stiftung als Stipendiatin ausgewählt. Sie erhält 40.000 Euro in den nächsten zwei Jahren und darüber hinaus Zugang zu einem exzellenten Forschenden-Netzwerk.

  • Innovative Batterie-Elektrode aus Zinn-Schaum
    Science Highlight
    24.02.2025
    Innovative Batterie-Elektrode aus Zinn-Schaum
    Metallbasierte Elektroden in Lithium-Ionen-Akkus versprechen deutlich höhere Kapazitäten als konventionelle Graphit-Elektroden. Leider degradieren sie aufgrund von mechanischen Beanspruchungen während der Lade- und Entladezyklen. Nun zeigt ein Team am HZB, dass ein hochporöser Schaum aus Zinn den mechanischen Stress während der Ladezyklen deutlich besser abfedern kann. Das macht Zinn-Schäume als potentielles Material für Lithium-Batterien interessant.
  • BESSY II: Katalysator-Baustein für die Sauerstoffbildung durch Photosynthese nachgebildet
    Science Highlight
    20.02.2025
    BESSY II: Katalysator-Baustein für die Sauerstoffbildung durch Photosynthese nachgebildet
    In einem kleinen Manganoxid-Cluster haben Teams von HZB und HU Berlin eine besonders spannende Verbindung entdeckt: Zwei Mangan-Zentren mit zwei stark unterschiedlichen Oxidationsstufen und hohem Spin. Dieser Komplex ist das einfachste Modell eines Katalysators, der als etwas größerer Cluster auch in der natürlichen Photosynthese vorkommt und dort die Bildung von molekularem Sauerstoff ermöglicht. Die Entdeckung gilt als wichtiger Schritt auf dem Weg zu einem vollständigen Verständnis der Photosynthese.