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pte20211123004 Produkte/Innovationen, Umwelt/Energie

Bornitrid reduziert den Bedarf an Platin

Kosten für Katalysatoren sinken dank eines neuen Verfahrens der Pennsylvania State University


Glänzende Platinatome in löchrigem Bornitrid (Grafik: psu.edu, Yu Lei)
Glänzende Platinatome in löchrigem Bornitrid (Grafik: psu.edu, Yu Lei)

State College (pte004/23.11.2021/06:15) - Folien aus hexagonal angeordneten Bornitrid-Molekülen, die gerade mal so dick sind wie ein einziges davon, lassen sich womöglich als billige, aber gleichwertige Alternative zu Katalysatoren nutzen, die große Mengen an teurem Platin enthalten. Forscher der Pennsylvania State University http://psu.edu haben einzelne Moleküle aus der Folie herausgebrochen und die so entstandenen Löcher mit je einem oder zwei Platinatomen gefüllt.

Kryomilling angewendet

In konventionellen Katalysatoren sind Milliarden Edelmetall-Atome enthalten. Die Löcher haben die Forscher durch sogenanntes Kryomilling herausgeschlagen. Das ist ein Mahlprozess bei sehr niedrigen Temperaturen. Platin wird als Katalysator für die Zerstörung von Stickoxiden in Autoabgasen, die Umwandlung von CO2 in wertvolle Produkte und bei vielen anderen chemischen Reaktionen eingesetzt. Die Platinatome, die die Reaktionen beschleunigen, bedecken die Oberfläche eines Trägermaterials, das nur als strukturelle Unterstützung dient. Diese Funktion übernimmt in dem neuen Material das Bornitrid.

Bornitrid ist ein inertes Material, es reagiert mit nichts. Deshalb stört es, wenn in seinen Löchern Platinatome stecken, deren Arbeit bei der Katalyse nicht. Die wenigen Edelmetallatome erfüllen ihre Aufgabe daher zu 100 Prozent. "Damit haben wir etwas völlig Neues entwickelt", freut sich Materialforscher Maurico Terrones. "Der schwierigste Teil dieses Projekts bestand darin, die Forschungsgemeinschaft davon zu überzeugen, dass Material, das so inert wie Bornitrid ist, aktiviert werden kann, sodass es als Katalysatorunterstützung eingesetzt werden kann", so Yu Lei, Postdoktorand in Physik.

Vielerlei Anwendungen

Das Anwendungspotenzial ist vielfältig. Außer für kostengünstigere Katalysatoren könnte das löchrige Material in Energiespeichern und Sensoren verwendet werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass diese Technik zur Aktivierung anderer inerter Materialien eingesetzt werden könnte. "Wir haben gezeigt, dass die notwendige Chemie auf atomarer Ebene stattfindet. Wenn es bei Bornitrid klappt, sollte es auch für jedes andere Material funktionieren", so Terrones.

(Ende)
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