Szabat Hubert
Zakład Chemii Nieorganicznej i Analitycznej
Pracownia Elektroanalizy i Elektrokatalizy Chemicznej
Synteza nanocząstek Core-Shell z subatomową kontrolą grubości osadzonej warstwy
Hubert Szabat
Promotor: dr Piotr Połczyński
Nanocząstki metali szlachetnych typu core-shell wykazują znacznie wyższe aktywności katalityczne niż same metale szlachetne. Nanoukłady Pd@Pt znajdują szerokie zastosowanie m.in. przy katalitycznej redukcji gazów wydechowych czy redukcji węglowodorów w paliwie napędowym. [1] Z kolei nanocząstki Pd@Au wykazują właściwości katalityczne przy reakcjach utleniania alkoholi. [2]
Opracowano nową, nieelektrochemiczną metodę syntezy nanocząstek core-shell. Kontrolę procesu zapewnia potencjał redoks roztworu przy pomocy bufora redoks. Umożliwia to tym samym kontrolę grubości osadzonej powłoki z dokładnością do submonowarstwy atomowej. Reakcja osadzania prowadzona jest w roztworze koloidalnym, wodnym roztworze umożliwiając tym skalowanie do procesu przemysłowego.
Otrzymane systemy Pd@Pt wykazują zwiększoną aktywność katalityczną przy utlenianiu kwasu mrówkowego w porównaniu do czystego palladu i czystej platyny (Rys 1.). Największy prąd utleniania obserwuje się dla jednej monowarstwy palladu osadzonego na nanocząstkach platyny. System ten wykazuje także niższy nadpotencjał reakcji utleniania paliwa w odniesienia do grubszych warstw Pd@Pt. [3]
Rys. 1. Krzywe woltamperometryczne zarejestrowane dla utleniania kwasu mrówkowego (0,5M H2SO4 + 0,5M HCOOH) na czystej elektrodzie palladowej i platynowej (odpowiednio linia przerywana i kropkowana) oraz 1 i 5 monowarstwach palladu osadzonego na nanocząstkach platyny metodą bezprądową (odpowiednio linia brązowa i zielona). Szybkość zmiany potencjału: 10mV/s.
Literatura:
[1] Coq B, Figueras F. J, Mo. Catal. A 2001, 173, 117.
[2] Wenbo H, Dehm N. A., Scott R., Journal of Catalysys 2008, 253, 22-27.
[3] Szabat H., Pawłowski J., Połczyński P., Jurczakowski R., Elect. Com. 2021, 128, 107055.