Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Reaktor aus "goldigen" Röhrchen

23.02.2004


Gold-Nanoröhrchen in Polycarbonatfilmen zur Untersuchung katalytischer Reaktionen an Gas-Flüssig-Grenzflächen



Brennstoffzellen brauchen Wasserstoff. Leider enhält Wasserstoff, der nach den üblichen Verfahren hergestellt wird, größere Mengen an Kohlenmonoxid (CO), das die Funktion der Brennstoffzelle beeinträchtig und entfernt werden muss. Wie Forschungen ergeben haben, sind Nanopartikel aus Gold auf einem Trägermaterial mit hoher Oberfläche gute Katalysatoren, um CO bei Raumtemperatur zu CO2 zu oxidieren. Aber was leistet das Gold dabei - und welche Rolle spielt der Träger? Forscher von der University of Wisconsin haben einen "Membranreaktor" entwickelt, mit dem sich der Katalystor ohne seinen Träger untersuchen lässt.

... mehr zu:
»CO2 »Membran »Poren »Röhrchen »Trägermaterial


Wie stellt man das am geschicktesten an, einen Katalysator, der aus nanoskopischen Partikelchen besteht, in "Reinform" zu untersuchen, also frei von einem Trägermaterial? Das Team um James A. Dumesic hatte eine pfiffige Idee. Die Forscher nahmen eine hauchdünne Kunststoff-Membran aus Polycarbonat, die Poren mit Durchmessern von 220 nm enthält. Nach einer speziellen Vorbehandlung der Oberfläche wird Gold auf der Membran abgeschieden. Wenn sich das Edelmetall an den Wänden der winzigen Poren ablagert, entstehen Nanoröhrchen aus purem Gold. In einem anschließenden Ätzverfahren wird die oberste Schicht der Polycarbonatmembran selektiv abgetragen, sodass die Gold-Nanoröhrchen ein Stück herausragen. Diese Membran spannen die Wissenschaftler zwischen zwei Kammern ein, über die eine können Gase, über die andere Flüssigkeiten zugeführt werden. Und in der Tat: Die Gold-Nanoröhrchen katalysieren, ganz wie Goldnanopartikel, die Reaktion von CO und O2 zu CO2.

Systematische Untersuchungen der Reaktion brachten folgende Erkenntnisse: Die katalytische Aktivität wird durch die Anwesenheit von Wasser in den Röhrchen verstärkt und noch weiter angekurbelt, wenn dessen pH-Wert erhöht, die Flüssigkeit also alkalisch gemacht wird. Offenbar erleichtern Hydroxylgruppen (OH-) - die über basische Stoffe oder durch die Dissoziation von Wassermolekülen auf die Goldoberfläche gelangen - die Interaktion zwischen CO und O2, wobei CO2 und peroxidische Intermediate zu entstehen scheinen. Was die Theorie stützt: Im Falle von geträgerten Goldnanopartikeln hängen die erzielten Reaktionsgeschwindigkeiten stark von der Art des Trägermaterials ab. Besonders aktiv sind Goldnanopartikel auf Oxid-haltigen Trägern in feuchter Atmosphäre - das passt, denn auch dort treten Hydroxyl-Gruppen auf.

Mit Wasserstoffperoxid (H2O2) statt Sauerstoff als Oxidationsmittel läuft die Reaktion übrigens noch besser, vermutlich weil die Bindung zwischen den beiden Sauerstoffatomen hier leichter gespalten werden kann als im Sauerstoffmolekül.

Kontakt: Prof. J. A. Dumesic
Chemical and Biological Engineering Department
University of Wisconsin
Madison, WI 53706, USA
Fax: (+1) 608-262-5434
E-mail: dumesic@engr.wisc.edu

Dr. Renate Hoer | idw
Weitere Informationen:
http://www.angewandte.org

Weitere Berichte zu: CO2 Membran Poren Röhrchen Trägermaterial

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen
09.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Wolkenbildung: Wie Feldspat als Gefrierkeim wirkt
09.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie