15 april 2019 van 16:15 tot 17:15

Promotie Thomas Hartman

Verbeterde Raman Spectroscopie door Schil-Geïsoleerde Nanodeeltjes voor Heterogene Katalyse

Heterogene katalysatoren zijn onmisbaar in de chemische industrie voor het omzetten van grondstoffen in nuttige producten. Door te werken aan de verbetering van katalysatoren, kunnen we chemische processen efficiënter maken of zelfs nieuwe materialen bereiden. We kunnen echter alleen een katalysator rationeel verbeteren wanneer we weten hoe een katalysator precies werkt. Er zijn daarom, over de jaren, verschillende technieken ontwikkeld die allemaal (gedeeltelijke) antwoorden geven over de werking van katalysatoren. In ons onderzoek werkten we aan een nieuwe techniek die het mogelijk maakt om moleculen te meten aan de oppervlakte van katalysatoren, genaamd SHINERS: Shell-Isolated Nanoparticle-Enhanced Raman Spectroscopy, oftewel: Verbeterde Raman Spectroscopie door Schil-Geïsoleerde Nanodeeltjes. In deze techniek worden nanodeeltjes van goud gebruikt vanwege hun speciale interactie met licht: ze kunnen het Raman lichtsignaal van katalysatoren en de daaraan vastgeplakte moleculen enorm te versterken. Dankzij deze speciale interactie tussen het licht en de nanostructuren kunnen we reacties volgen met Raman spectroscopie waar we normaliter niets van zien.

In dit proefschrift werd SHINERS verder ontwikkeld tot een robuustere meetmethode voor heterogene katalyse. De optimale grootte van de gouden nanodeeltjes was bestudeerd en ligt rond de 80 nanometer. We hebben deze deeltjes vervolgens bedekt met een extreem dunne laag van metaaloxide zodat ze stabieler worden. De verhoogde stabiliteit is nodig voor het bestuderen van katalysatoren, omdat deze vaak opereren bij hoge temperaturen. Vervolgens werden deze gouden nanodeeltjes gecombineerd met lanthanide nanodeeltjes die de lokale temperatuur kunnen meten. Zo hebben we een materiaal ontwikkeld dat als een tweevoudige sensor functioneert. Katalysatoren kunnen op de sensors geplaatst worden en zo kan er tijdens een reactie zowel de lokale reactietemperatuur, de geadsorbeerde moleculen en de producten gedurende de reactie gemeten worden. De combinatie van deze methodes draagt bij aan het beter begrijpen van katalytische reactie, omdat we nu de exacte lokale temperatuur weten evenals de chemische verbindingen op de katalysator.

Begindatum en -tijd
15 april 2019 16:15
Einddatum en -tijd
15 april 2019 17:15
Promovendus
T. Hartman
Proefschrift
Shell-Isolated Nanoparticle-Enhanced Raman Spectroscopy for Heterogeneous Catalysis
Promotor(es)
prof. dr. ir. B.M. Weckhuysen