Kristal yang diperas menjadi katalis yang lebih baik | Riset

Kristal yang diperas menjadi katalis yang lebih baik |  Riset post thumbnail image

Permainan terbaik Pengeluaran SGP 2020 – 2021.

Menggunakan atom fosfor sebagai spacer yang dapat dilepas, para ilmuwan telah menyempurnakan ketegangan dalam kisi kristal elektrokatalis platinum. Menginduksi jumlah tegangan atau kompresi yang berbeda secara dramatis mengubah aktivitas katalis, lebih dari dua kali lipat dalam beberapa kasus.

Pada tahun 2017, para peneliti yang dipimpin oleh Mingshang Jin dari Xi’an Jiaotong University di Cina dan Yadong Yin dari University of California, Riverside, di AS mengembangkan protokol untuk memasukkan sejumlah atom fosfor ke dalam kisi kristal nanocube paladium, menciptakan rongga antara atom paladium, sehingga meningkatkan jarak kisi. Proses ini dapat dibalik dengan memanaskan nanocube dalam nitrogen untuk mengusir fosfor.

Serangkaian lima gambar hitam-putih menunjukkan sejumlah kubus gelap.  Sisi kubus telah diwarnai untuk menunjukkan regangan, semakin banyak warna semakin banyak regangan.  Kubus menjadi lebih berwarna dari kiri ke kanan.

Sekarang, tim mereka, bersama dengan Jianbo Wu dari Universitas Shanghai Jiao Tong, Cina, menggunakan metode ini untuk menyetel regangan kisi dalam katalis platinum. Untuk mencapai regangan tarik, mereka menyimpan platinum ke nanokubus paladium sebelum menggunakan protokol mereka untuk memasukkan jumlah fosfor yang bervariasi. Untuk mencapai regangan tekan, para peneliti menggunakan trik yang berlawanan, memasukkan jumlah fosfor yang dipilih dengan hati-hati ke dalam nanocube, menyimpan platinum dan kemudian memeras fosfor.

Dalam reaksi evolusi hidrogen, regangan tarik sekitar 3% meningkatkan aktivitas katalis platinum sekitar 50%, sedangkan regangan tekan menguranginya. Untuk reaksi oksidasi metanol, regangan tarik 4,7% dan regangan tekan 3,9% keduanya lebih dari dua kali lipat aktivitas katalis. Perilaku yang tampaknya membingungkan ini dapat dijelaskan dengan perubahan struktur elektronik katalis di bawah tekanan. ‘Sebenarnya diketahui bahwa, jika Anda mengubah regangan, itu mengubah energi pusat pita-d yang mengontrol bagaimana reaktan menyerap ke permukaan,’ jelas Yin.

Para peneliti ingin memindahkan teknik ini ke industri, di mana hal itu berpotensi menghasilkan katalis logam mulia dengan ekonomi atom yang lebih besar. Namun, ada juga kendala yang signifikan, terutama paladium yang mahal, bahkan lebih mahal dari platinum. ‘Saat ini kami tidak memiliki kandidat [to replace palladium]… tapi itu adalah target akhir,’ kata Yin.

Ilmuwan material Younan Xia dari Georgia Tech di AS mengatakan bahwa ‘gagasan bahwa regangan dapat digunakan untuk menyesuaikan aktivitas katalitik telah dieksplorasi secara ekstensif selama beberapa dekade. Tetapi dalam pekerjaan ini mereka pada dasarnya dapat menggunakan sistem material yang sama untuk mencapai regangan tarik atau tekan dan menyetel keduanya pada rentang yang sangat luas.’ ‘Bagi saya, paling menarik untuk mengetahui bagaimana fosfor menembus platinum,’ tambahnya.

Related Post