Koolmonoxide brengt platina-atomen in beweging
Utrechtse Jessi van der Hoeven speelt grote rol in publicatie Proceedings of the National Academy of Sciences
Katalysatoren bestaan vaak uit dure edelmetalen, die het meest efficiënt benut worden als zeer kleine metaaldeeltjes op een goedkopere drager zoals magnetiet (ijzeroxide). Hoe kleiner echter de metaaldeeltjes, hoe meer ze de neiging hebben om te bewegen en samen te groeien tot grotere deeltjes. Wetenschappers van de TU Wien (Wenen) en de Universiteit Utrecht hebben in beeld gebracht hoe koolstofmonoxide een rol speelt in enerzijds de mobiliteit en anderszijds de stabiliteit van clusters van enkele platina-atomen op een magnetietoppervlak, zo melden de onderzoekers in een publicatie in Proceedings of the National Academy of Sciences van 25 juli.
Invloed van koolmonoxide
De platina-atomen worden op hun plaats gehouden door de zuurstofatomen in het magnetiet, terwijl ze op sommige andere oppervlakken geneigd zijn grotere metaaldeeltjes te vormen. Binding aan een koolstofmonoxide molecuul zorgt er echter voor dat de platina-atomen ietwat los komen van het oppervlak, ook wel het skyhook effect genoemd. Samen met het koolstofmonoxidemolecuul kan het platina-atoom over het oppervlak van magnetiet bewegen. Platina-atomen komen elkaar op die manier tegen en vormen dimeren die in aanwezigheid van koolstofmonoxide zo stabiel zijn dat ze niet tot grotere eenheden doorgroeien. Het onderzoek laat zien dat hoe het gedrag van individuele metaalatomen en clusters beïnvloed kan worden door aanwezige moleculen, wat essentieel is voor het begrip van de stabiliteit en levensduur van katalysatoren.
Intrigerende samenwerking
De publicatie is gebaseerd op data die Jessi van der Hoeven (Universiteit Utrecht) verzamelde tijdens haar masterstage aan de TU Wien. Tijdens haar master Nanomaterials Science werkte ze daar als scheikundige een half jaar lang in een natuurkundige vakgroep. Een intrigerende samenwerking, omdat beide vakgebieden dezelfde processen bestuderen, maar op een ander niveau. Van der Hoeven werkte in Wenen met unieke apparatuur die het mogelijk maakt om katalytische processen met atomaire resolutie te bestuderen.
Niet de eerste publicatie
Tijdens haar stage werkte Van der Hoeven ongelooflijk hard, aldus prof.dr. Petra de Jongh, co-auteur van de publicatie. Op basis van haar metingen is vorig jaar al een high impact-publicatie verschenen in Angewandte Chemie, en nu volgt een tweede publicatie in PNAS. Een derde publicatie over de data is nog in voorbereiding.
Op naar promotie
Na het afronden van haar master begon Van der Hoeven eind 2014 met haar promotieonderzoek bij prof.dr. Petra de Jongh (Anorganische Nanomaterialen) en prof.dr. Alfons van Blaaderen (Zachte Gecondenseerde Materie). Van der Hoeven richt zich nu op stabiliteit en zelf-ordening van goud katalysatoren op veel grotere schaal, waarbij ze ook kijkt naar de invloed van licht op katalytische processen.
Publicatie: Bliem et al., "Dual role of CO in the stability of subnano Pt clusters at the Fe3O4(001) surface", Proceedings of the National Academy of Sciences (2016); doi: 10.1073/pnas.1605649113