Elektrochemie ontsluit een nieuw type palladiumhydride-nanodeeltje

Palladium, een zeldzaam metaal dat fysiek op platina lijkt, is een katalysator die in de energiesector beroemd is vanwege zijn waterstofopslag en katalysatoren.

Onderzoekers van het Beckman Institute for Advanced Science and Technology hebben een nieuw type nanodeeltje ontdekt dat palladium en waterstof bevat. Hun werk verschijnt in de Tijdschrift van de American Chemical Society.

“De creatie van nieuwe fasen van materiaal kan brede implicaties hebben, zowel praktisch als voor de fundamentele wetenschap”, zegt hoofdonderzoeker Xiao Su, een Beckman-onderzoeker en hoogleraar chemische en biomoleculaire technologie aan de Universiteit van Illinois Urbana-Champaign.

“In wezen zijn we begonnen te begrijpen hoe elektrochemie de manier kan beïnvloeden waarop deze ongebruikelijke nanodeeltjes worden gevormd. Op de lange termijn kunnen deze deeltjes unieke eigenschappen hebben vanwege hun structuur en samenstelling, wat kan leiden tot nieuwe reacties of unieke materiaaleigenschappen”, zei hij.

Nanodeeltjes van palladiumhydride zijn doorgaans symmetrisch gestructureerd en lijken op een kubus met palladiumatomen op elke hoek en gecentreerd op alle zes kubieke vlakken. Het is ongebruikelijk dat de triclinische structuur van het nieuwe nanodeeltje vermoedelijk de minst symmetrische van alle kristalsystemen is.

Om dit ongebruikelijke nanodeeltje te creëren, voegden de Beckman-onderzoekers elektronen toe aan een oplossing die palladiumionen en water bevatte. De negatieve lading van de elektronen trekt positieve waterstofatomen uit het water, waardoor ze los kunnen komen en zich kunnen binden met het palladium. Deze aanpak verschilt van bestaand onderzoek, waarin wordt voorgesteld een microscopische elektronenbundel te gebruiken om watermoleculen te splitsen in een proces dat radiolyse wordt genoemd.

De onderzoekers zeggen dat de nieuwe methode praktische toepassingen kan hebben voor het maken van materialen.

“Terwijl conventioneel palladiumhydride geleidelijk zijn waterstof verliest zodra het wordt blootgesteld aan lucht, houden deze ongebruikelijke nanodeeltjes waterstofatomen vast in een waterstofarme omgeving. Deze unieke eigenschap laat ons de mogelijkheid van synthese en gebruik van andere ongebruikelijke metaal-niet-metaalverbindingsmaterialen in verschillende toepassingen voorstellen. ”, zegt hoofdauteur Jaeyoung Hong, een afgestudeerde student uit Illinois in het laboratorium van Su.