Promotie: Spectroscopy of the Catalytic Hydrogenation of CO and CO2

Het onderzoek in dit proefschrift heeft als doel om het thermische gedrag en de thermische stabiliteit van nanogestructureerde transitiemetaaloxiden (TMO’s) te begrijpen. Hiervoor is gebruik gemaakt van in-situ experimenten in de transmissie-elektronenmicroscoop (TEM). TMO-nanokristallen zijn geschikte kandidaten voor gebruik in de katalyse en gasdetectie en voor biomedische toepassingen. De eigenschappen van materialen op nanoschaal verschillen van gelijksoortige bulkmaterialen vanwege oppervlakte-effecten en kwantumopsluiting.

De thermische ontwikkeling en stabiliteit van nanokristallen in verschillende vormen en maten hebben daarom invloed op de prestaties van deze deeltjes in hun toepassingen. In dit onderzoek is voornamelijk in-situ TEM gebruikt om, in real-time en bij verhoogde temperaturen, waarnemingen te kunnen doen die met hoge resolutie in beeld kunnen worden gebracht. De onderzochte TMO-nanokristallen in dit proefschrift zijn Co3O4, TiO2, MoO3 en WO3.

De bevindingen laten dat zien deze nanomaterialen altijd transformeren naar oxides met een lagere valentietoestand, of uiteindelijk naar puur metaal, wanneer deze werden verhit in de elektronenmicroscoop. Dezelfde transformaties vonden in de meeste gevallen ook plaats in de ex-situ referentie-experimenten.

We concluderen dat de (zeer lage) partiële zuurstofdruk in het vacuüm van de kolom van de TEM belangrijk is voor de specifieke temperatuur waarbij deze transformaties plaatsvinden. Veranderingen in de morfologie van de nanodeeltjes, alsmede de samensmelting en sublimatie, werden vaak waargenomen en waren soms afhankelijk van de oppervlakte-concentratie van de opgebrachte nanodeeltjes. Het onderzoek beschreven in dit proefschrift bevestigt het buitengewoon diverse gedrag van nanodeeltjes.