.jpg)
De wereld wordt geconfronteerd met een scala van ernstige problemen bij het veiligstellen van meer efficiënte en duurzame chemie en de productie van energie. Katalyse speelt al een centrale rol in deze technologieën, maar nieuwe en goedkope katalysatoren zijn hard nodig als we de wereldwijde uitdagingen aan te gaan. Scanning Tunneling Microscopy (STM) is een unieke real-space techniek van de katalysator model systemen die nieuwe inzichten kunnen bieden in de industriële katalytische systemen identificatie van de werkzame sites, het belang van het defect sites, en ondersteuning van effecten. We naderen een tijdperk waarin fundamentele atomaire schaal inzichten in oppervlakte structuur en reactiviteit kan leiden tot het ontwerp van een nieuwe superior katalysator die onder technisch relevante omstandigheden.
Stap-voor-stap Surface-katalytische reacties
Ons eerste voorbeeld gaat over het ontwerpen van een nieuwe stoom-reforming katalysator. Terwijl goud en nikkel niet mengbaar zijn in de bulk, Professor Besenbacher en dr. Thostrup bij de Interdisciplinaire Nanoscience Center (iNANO ) hebben ontdekt dat de twee wel degelijk een vorm oppervlak legering. Samen met het feit dat Ni, indien gebruikt als een stoom-reforming katalysator snel wordt gepassiveerd door grafiet vorming, Professor Besenbacher en dr. Thostrup onderzocht of de Au-Ni oppervlak legering is meer resistent.
Van hoge-resolutie afbeeldingen STM werd bekend dat de Au atomen gelegeerd in het Ni oppervlaktelaag verstoren de elektronische structuur van de nabijgelegen Ni-atomen, in de zin dat de Ni-atomen met een naburige Au atoom worden afgebeeld helderder door STM (zie onderstaande figuur ). Dit heeft het verrassende effect van het verlagen van de neiging van het oppervlak om koolstof en grafiet vormen binden. Deze fundamentele bevindingen inspireerde de synthese van een groot oppervlak, MgAl 2 O 4-ondersteunde Au-Ni stoom-reforming katalysator.
.jpg)
Als tweede voorbeeld, Professor Besenbacher en dr. Thostrup met succes opgelost een reactie tussenproduct in de waterstofontzwaveling (HDS) proces, dat wordt toegepast op vrijwel alle verbrandingsproducten afgeleid van ruwe olie en is als zodanig een zeer belangrijke factor in af te nemen zwavel uitstoot. Onze atomair opgelost beelden bleek een tot nu toe onbekende elektronisch "rand" staat met metallic karakter aan de randen van het katalytisch actieve MoS 2 nanoclusters. Het blijkt dat deze rand staat ongewone chemische eigenschappen verleent aan de MoS 2 clusters.
De figuur hieronder toont de reactie van intermediaire cis-but-2-een-thiolates (C 4 H 7 S-) gecoördineerd via de terminal zwavelatoom op de metalen rand gevormd wordt bij gedeeltelijke hydrogenering van thiofeen (C 4 H 4 S). Op basis van inzichten uit de STM studies in combinatie met gedetailleerde theoretische DFT berekeningen, onze medewerkers van Haldor Topsøe A / S onlangs in geslaagd om een nieuw type van superieure HDS katalysatoren, de BRIM hydrobehandelingskatalysatoren synthetiseren.
.jpg)