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Veröffentlichung in Nature Communications Katalysatoroberfläche mit atomarer Auflösung analysiert

[11.01.2022]

In einer kürzlich in Nature Communications erschienenen Studie, welche im Rahmen des SFB/TRR247 entstanden ist, wurden Katalysatoroberfläche mit atomarer Auflösung analysiert. Dabei kann jedes einzelne Atom entscheidend für die katalytische Aktivität sein. Für die Analyse wurden die Kompetenzen des Interdisciplinary Center for Analytics on the Nanoscale (ICAN) sowie der dreidimensionale Atomsondentomographie genutzt.

Mit atomarer Auflösung hat ein deutsch-chinesisches Forschungsteam die dreidimensionale Struktur der Oberfläche von Katalysator-Nanopartikeln sichtbar gemacht. Diese spielt eine entscheidende Rolle für die Aktivität und Stabilität der Partikel. Die detaillierten Einblicke gelangen mit einer Kombination aus Atomsondentomographie, Spektroskopie und Elektronenmikroskopie. Nanopartikel-Katalysatoren können zum Beispiel bei der Produktion von Wasserstoff für die chemische Industrie zum Einsatz kommen. Um die Leistung künftiger Katalysatoren zu optimieren, ist es unabdingbar, den Einfluss der dreidimensionalen Struktur zu verstehen.

Für die Arbeiten kooperierten Forschende der Ruhr-Universität Bochum (RUB), der UDE und des Max-Planck-Instituts für Chemische Energiekonversion in Mülheim an der Ruhr im Rahmen des SFB/TRR 247 „Heterogene Oxidationskatalyse in der Flüssigphase“. In der Arbeitsgruppe von Prof. Tong Li an der RUB wurden hierfür Atomsondentomographie-Untersuchungen an etwa 10 nm großen Partikeln vor und nach einer unterschiedlichen Zahl von Sauerstoffentwicklungsreaktion-Zyklen durchgeführt. Die dreidimensionale atomare Verteilung zeigte Nanometer große Kompositionsänderungen, welche mit einer Veränderung der Aktivität einhergingen. Im ICAN durchgeführte Mikrofokusröntgenphotoemissionsspektroskopie- sowie Transmissionelektronenmikroskopieuntersuchungen komplettierten die gewonnenen Erkenntnisse.

Das DFG-Gerätezentrum ICAN ist eine Serviceeinrichtung von CENIDE und vereint Geräte, Methoden und fachliche Kompetenz zur Analytik auf der Nanometerskala.

Veröffentlichung:
3D atomic-scale imaging of mixed Co-Fe spinel oxide nanoparticles during oxygen evolution reaction, W. Xiang, N. Yang, X. Li, J. Linnemann, U. Hagemann, O. Ruediger, M. Heidelmann, T. Falk, M. Aramini, S. DeBeer, M. Muhler, K. Tschulik, T. Li, Nature Com. (2022) 13:179, DOI: 10.1038/s41467-021-27788-2

Pressemitteilung der RUB:
https://news.rub.de/presseinformationen/wissenschaft/2022-01-10-materialwissenschaft-katalysatoroberflaeche-mit-atomarer-aufloesung-analysiert

Weitere Informationen:
Dr. Markus Heidelmann, CENIDE/ICAN, Tel. 0203 37-98037, markus.heidelmann@uni-due.de
Dr. Ulrich Hagemann, CENIDE/ICAN, Tel. 0203 37-98035, ulrich.hagemann@uni-due.de