6533b870fe1ef96bd12cf965

RESEARCH PRODUCT

Auf dem Weg zu größtmöglicher Effizienz bei der katalytischen Nutzung von Edelmetallen: atomar dispergiertes Oberflächen-Platin

subject

description

Platin ist das am vielseitigsten eingesetzte Element in der Katalyse. Allerdings begrenzt der hohe Preis des Edelmetalls die Verwendung in vielen Bereichen, z. B. in Katalysatormaterialien fur Brennstoffzellen. Trotzdem nutzen konventionelle Katalysatoren oftmals nur einen Bruchteil ihres Pt-Gehaltes, namlich diejenigen Atome, die sich auf der Oberflache des Katalysators befinden. Eine effizientere Edelmetallnutzung setzt somit eine hohere, bevorzugt atomare Dispersion der Pt-Atome auf der Oberflache voraus. Tatsachlich ist es moglich, solche atomar dispergierten Pt-Spezies mit sehr hoher Stabilitat auf einer Katalysatoroberflache herzustellen. Mithilfe von DFT-Rechnungen identifizieren wir ein spezifisches Strukturmerkmal solcher Systeme, eine sogenannte Cerdioxid-“Nanotasche”, die Pt2+-Ionen so stabilisiert, dass diese sowohl thermischem Sintern als auch einer Diffusion in tiefere Katalysatorebenen widerstehen. Die theoretisch vorhergesagte auserordentliche Stabilitat wurde experimentell an Modellkatalysatoren verifiziert. In realen Pt-CeO2-Nanomaterialien, die tatsachlich eine sehr hohe katalytische Aktivitat in Brennstoffzellen zeigen, identifizieren wir diese Bindungsstellen ebenfalls. Die so erhaltenen neuen Materialien konnen dazu beitragen, den Bedarf an Edelmetallen fur Katalysatormaterialien erheblich zu reduzieren.