Değerli Metallerden Yapılan Katalizörler : Yakıt Hücrelerini Daha İyi Çalıştıran Mücevher Nanopartiküller
Görsel: Northwestern Üniversitesi araştırmacıları, metal nanopartiküllerden çok yüksek verim sağlayan katalizörler yapmak için yeni bir metot geliştirdi. Bu metot sayesinde yakıt hücreleri, diğer metotlara göre daha verimli çalışacak. Görselde ; tetraheksahedral nanopartiküllerin sahte renkli taramalı elektron mikroskobu görüntüsü görülmektedir.
Northwestern Üniversitesi’nden bir araştırma ekibi, metal nanopartiküllerden yüksek verimli katalizörler yaparak diğer metotlara göre yakıt hücrelerinin çok daha iyi çalışmasını sağlayan yeni bir metot geliştirdi. Araştırmacılar aynı zamanda bu yöntemle harcanan katalizörlerin aktif katalizörlere geri dönüştürülebileceğini keşfetti.
Esasen, bu yüksek verimli katalizörler kıymetli taşlardan yapılmıştır. Her partikül, atomların yüzeyde yer aldığı 24 farklı yüze sahiptir ve bu durum piyasada var olan katalizörlere göre daha yüksek oranda katalitik aktiflik sağlar.
Metot, temel metal öncüllerinin alınıp, ısı ve stabilize edici iz elementlerinin kullanılarak hızlı bir şekilde katalitik olarak daha aktif yapılara dönüştürülmesine dayanır. Yakıt hücreleri gibi ticari ürünler, temiz enerji kaynaklarıdır ve çalışma verimleri katalizörlere bağlıdır.Yöntem geneldir ve çalışma, 5 monometalik nanopartikül ve Platin, Kobalt ve Nikel de dahil olmak üzere 7 farklı metali kapsayan bimetalik nanopartikül tabanı ile çalıştığını göstermektedir.
Görsel: Northwestern Üniversitesi araştırmacıları, kullanılmış katalizörleri aktif katalizörlere geri dönüştürebilecek yeni bir yöntem geliştirdiler. Her partikül, piyasada bulunan katalizörlerden daha katalitik aktiflik gösteren, atomları yüzeyde yer alan 24 farklı yüze sahiptir.
Araştırmaya Weinberg Fen Edebiyat Fakültesi’nden Kimya Profesörü George B. Rathmann’ın ekibinde yer alan Chad A. Mirkin liderlik etmiştir. Mirkin, “Bu değerli metallerin bir çoğunun kimya, petrol ve yakıt hücresi endüstrilerinde kullanılan en önemli kimyasal dönüşümlerin katalize edilmesinden sorumludur. Sadece ticari olarak verim sağlayan katalizörler hazırlamıyoruz aynı zamanda yakıt hücrelerinde kullanılan bu katalizörleri en aktif formlarına geri dönüştürebiliyoruz. Katalizörler zaman içinde yavaşça bozulur ve değişirler. Bu yüzden pahalı malzemelerden yapılmış olan bu katalizörleri geri kazanıp yeniden aktive edebilmemiz son derece önemlidir.” dedi.
Hem simülasyonları hem de deneyleri içeren çalışma, 13 Eylül 2019’ da Science Dergisi’ nde yayınlandı.
Kimyasal reaksiyonları hızlandırmak için en uygun form olan bu yeni katalizörlere, High-Index Facet( Yüksek İcerikli ve Yüzeyli) nanoparçacık katalizörleri adı verildi. Mirkin’ in ekibi, keşfettikleri platin katalizörlerin, formik asit elektrooksidasyon reaksiyonu için halihazırda kullanılan düşük içerikli katalizörlerden 20 kat daha hızlı olduğunu buldu.
Çalışmanın ortak yazarı Chris Wolverten ve Northwestern McCornick Mühendislik Okulu’ndan Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Profesörü Jerome B.Cohen, High-Index Facet biçimindeki platin katalizörlerin diğer nanoparçacık formlarından daha farklı ve daha iyi çalıştığını aktardı.
Aynı zamanda Northwestern Uluslararası Nanoteknoloji Enstitüsü direktörlüğünü de yürüten Mirkin, “ Her şey kimya ile ilgili.” diye ekledi.
Görsel: Üst sıra: [100], [110] ve [111] kristal yönleri boyunca kaydedilen tetraheksahedra Platin partiküllerin 3 adet temsili taramalı elektron mikroskobu görüntüsüdür.
Alt: Monometalik ve bimetalik alaşım tetraheksahedral nanoparçacıklardan örnekler.
Yeni katalizörler, kütle halinde ve katalitik aktiviteyi olumsuz etkileyebilecek ligandlar kullanılmadan yapılabilmektedir. Hem yeni katalizörler üretebilen hem de harcanan katalizörleri geri dönüştürebilen bu süreç hızlı ve ölçülebilirdir. Mirkin, bu teknolojinin ticari olarak kullanılmasının çok uzakta olmayabileceğini aktardı. Bu tür bir teknoloji kataliz topluluğunda ölçeklendirilmeye ve geniş çapta kullanılmaya hazırdır dedi.
Kaynak : scitechdaily.com
