Universiteit Leiden Universiteit Leiden

Nederlands English

Proefschrift

Oxidation catalysis on Pt and Au: complexity of simple chemistry

Promotor: J.W.M. Frenken Co-Promotores: I.M.N. Groot; L.B.F. Juurlink

Auteur M.A. van Spronsen
Datum
Links Thesis in Leiden Repository

Katalyse is één van de belangrijkste technologische en wetenschappelijke toepassingen waarop de huidige samenleving is gebaseerd. Het speelt bijvoorbeeld een sleutelrol in de productie van kunstmest en is van fundamenteel belang voor de productie van schone brandstoffen en het zuiveren van schadelijke uitlaatgassen.

Katalysatoren worden meestal proefondervindelijk ontdekt en geoptimaliseerd. Dit betekent dat er potentieel efficiëntere katalysatoren ontworpen kunnen worden. Dit kan alleen indien wij begrijpen hoe deze precies werken. Doordat een katalysator erg complex is, is het volledig begrijpen hiervan een ingewikkelde zaak. Een katalysator bestaat namelijk veelal uit metalen nanodeeltjes, welke worden gedragen op een poreus oxide. Een bijkomend probleem is dat het grensvlak tussen katalysator en reagerende gassen verandert naarmate de omstandigheden veranderen. Hierbij zijn zowel de temperatuur als de precieze compositie van de gasfase van belang. Vooral het effect van de veranderlijkheid van dit grensvlak is vaak onderschat.

Het grootste deel van mijn proefschrift is gewijd aan de verandering van de structuur van platina wanneer het blootgesteld wordt aan een realistische zuurstofdruk. Mijn observaties zijn gedaan met een speciale rastertunnelmicroscoop (scanning tunneling microscope) die ontworpen is om oppervlakken van metalen atomair weer te geven onder hoge druk en temperatuur. Deze metingen laten zien dat er onder deze omstandigheden een ultradun oxidelaagje ontstaat met een structuur anders dan die van bekende platina bulkoxides. Dit oxidelaagje vormt zich uitsluitend onder reactiecondities en is uiterst reactief. Omdat platina veel wordt gebruikt als katalysator voor oxidereacties, komen we met mijn onderzoek een stap dichterbij in het ontwerpen van nieuwe katalysatoren.