Colloïdale dispersies van nanobladen voor katalyse

Onderzoekers van de ICN2 Nanostructured Functional Materials Group hebben, in samenwerking met andere instellingen, een exfoliatieproces in de vloeistoffase gebruikt om nanobladen te verkrijgen met verbeterde elektrokatalytische eigenschappen. Het werk is gepubliceerd in Ultrasonics Sonochemie.

Metalen organische raamwerken en coördinatiepolymeren staan ​​bekend om hun veelzijdige toepassingen (gasopslag, katalyse, sensoren, supercondensatoren, enz.). Met betrekking tot elektrochemische prestaties hebben ze echter een bescheiden respons laten zien in vergelijking met de voorspelde theoretische waarden. Omdat ze over het algemeen worden gesynthetiseerd als een bulkpoeder, is een groot deel van hun actieve locaties niet toegankelijk voor ladingsdragers, wat deze toepassing beperkt.

Nanobladen daarentegen bieden grotere oppervlakken en toegankelijke actieve sites. Desalniettemin moeten veel synthetische benaderingen om ze te verkrijgen nog worden verbeterd. Een team van wetenschappers heeft onlangs aangetoond dat stabiele colloïdale dispersies van nanobladen in water met verbeterde katalytische eigenschappen kunnen worden verkregen met een exfoliatieproces in de vloeistoffase. ICN2 Ph.D. student Noemí Contreras-Pereda is de eerste auteur van dit werk onder leiding van Daniel Ruiz-Molina, groepsleider van de ICN2 Nanostructured Functional Materials Group. Bij het werk waren ook onderzoekers van de Universiteit van Teheran, de Technische Universität Dresden en de Polish Academy of Science betrokken en het is gepubliceerd in Ultrasonics Sonochemie.

De onderzoekers synthetiseerden een op koper gebaseerd 2-D coördinatiepolymeer. Ze scrubden het in water door middel van lokale en krachtige echo’s gedurende een uur. Dit resulteerde in een suspensie van rechthoekige nanobladen met een vrij monodisperse grootteverdeling (ongeveer 1 µm lang en 100 nm dik). Deze verdeling was onmogelijk te verkrijgen met behulp van synthetische bulkbenaderingen onder sonificatie. Ook testten de onderzoekers de katalytische activiteit van de nanobladen, die hoger bleek te zijn dan die van de bulk-tegenhangers, dankzij de toename van de dichtheid van blootgestelde actieve sites na afschilfering. Deze resultaten plaatsen exfoliatie in de vloeistoffase als een zeer geschikte methode voor de synthese van nanobladen met versterkte eigenschappen.