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)

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 möglicherwiese als billige, aber gleichwertige Alternative zu Katalysatoren nutzen, die große Mengen an teurem Platin enthalten. Forschern an der Pennsylvania State University https://www.psu.edu/ in State College/USA ist es gelungen, wenige Moleküle aus der Folie herauszubrechen und diese mit jeweils einem oder zwei Platinatomen zu füllen. In konventionellen Katalysatoren sind dagegen Milliarden Edelmetall-Atome enthalten. Die Löcher schlugen die Forscher durch so genanntes Kryomilling heraus, also durch einen Mahlprozess bei sehr niedrigen Temperaturen.

[b]Strukturmaterial in anderer Form[/b]

Platin wird als Katalysator für die Zerstörung von Stickoxiden in Autoabgasen, die Umwandlung von Kohlenstoffdioxid in wertvolle Produkte und viele andere 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.

[b]Platin lässt sich von Bornitrid nicht stören[/b]

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 paar Edelmetall-Atome erfüllen ihre Aufgabe daher zu 100 Prozent. „Damit haben wir etwas völlig Neues entwickelt", freut sich Maurico Terrones, Professor für Physik sowie für Chemie und Materialwissenschaften.

[b]Die Forschungsgemeinschaft war höchst skeptisch[/b]

„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", sagt Yu Lei, Postdoktorand in Physik. Das Anwendungspotenzial ist vielfältig. Außer für kostengünstigere Katalysatoren könnte das löchrige Material in Energiespeicher und Sensoren verwendet werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass dieser Technik zur Aktivierung anderer inerter Materialien eingesetzt werden könnte.

„Wir haben gezeigt, dass die notwendige Chemie auf atomarer Ebene stattfindet", sagt Terrones. „Wenn es bei Bornitrid funktioniert, sollte es auch für jedes andere Material funktionieren. "

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