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 Neues aus der Schaltzentrale
18.07.2018 | Karl-Franzens-Universität Graz

nachricht Chemische Waffe durch laterale Gen-Übertragung schützt Wollkäfer gegen schädliche Pilze
18.07.2018 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Im Focus: Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen?

„Wir haben jetzt ein klares Bild davon, wie das heiße Atomgitter und die kalten magnetischen Spins eines ferrimagnetischen Nichtleiters miteinander ins Gleichgewicht gelangen“, sagt Ilie Radu, Wissenschaftler am Max-Born-Institut in Berlin. Das internationale Forscherteam fand heraus, dass eine Energieübertragung sehr schnell stattfindet und zu einem neuartigen Zustand der Materie führt, in dem die Spins zwar heiß sind, aber noch nicht ihr gesamtes magnetisches Moment verringert haben. Dieser „Spinüberdruck“ wird durch wesentlich langsamere Prozesse abgebaut, die eine Abgabe von Drehimpuls an das Gitter ermöglichen. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in "Science Advances" erschienen.

Magnete faszinieren die Menschheit bereits seit mehreren tausend Jahren und sind im Zeitalter der digitalen Datenspeicherung von großer praktischer Bedeutung....

Im Focus: Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forschungsgruppe um IceCube-Wissenschaftlerin Elisa Resconi, Sprecherin des Sonderforschungsbereichs SFB1258 an der Technischen Universität München (TUM), liefert ein wichtiges Indiz in der Beweiskette, dass die vom Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol detektierten Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen.

Um andere Ursprünge mit Gewissheit auszuschließen, untersuchte das Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TU München und den Astronom und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

Interdisziplinäre Konferenz: Diabetesforscher und Bioingenieure diskutieren Forschungskonzepte

13.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vernetzte Beleuchtung: Weg mit dem blinden Fleck

18.07.2018 | Energie und Elektrotechnik

BIAS erhält Bremens größten 3D-Drucker für metallische Luffahrtkomponenten

18.07.2018 | Verfahrenstechnologie

Verminderte Hirnleistung bei schwachem Herz

18.07.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics