Gli elettrocatalizzatori possono aiutare a ottenere prodotti chimici da materie prime rinnovabili oa utilizzare fonti energetiche alternative. Ma testare nuovi catalizzatori comporta delle sfide.

I ricercatori della Ruhr-Universität Bochum (RUB) e dell'Università di Duisburg-Essen hanno sviluppato un nuovo metodo per depositare particelle di catalizzatore su minuscoli elettrodi. è poco costoso, semplice e veloce da eseguire. Al fine di caratterizzare i catalizzatori e testare il loro potenziale per varie applicazioni, i ricercatori devono fissare le particelle agli elettrodi in modo che possano essere esaminate, Per esempio, con microscopia elettronica a trasmissione.

Il nuovo metodo è descritto dal Dr. Tsvetan Tarnev e dal professor Wolfgang Schuhmann del Centro di elettrochimica del RUB con Steffen Cychy e il professor Martin Muhler, RUB Cattedra di Chimica Tecnica, così come la professoressa Corina Andronescu, Università di Duisburg-Essen, e il Dr. Yen-Ting Chen del Bochum Center for Solvation Science sulla rivista Angewandte Chemie , pubblicato online il 20 gennaio 2020.

Elettrodi sottilissimi

Nella microscopia elettronica a trasmissione, TEM in breve, un sottile fascio di elettroni viene inviato attraverso il campione per osservare i processi elettrochimici che si verificano in corrispondenza di un elettrodo. Affinché il raggio penetri nelle strutture, tutti i componenti del campione devono essere molto sottili. Il diametro dell'elettrodo a cui viene applicato il catalizzatore è quindi di soli dieci micrometri.

Deposito di particelle di catalizzatore goccia a goccia

Con i metodi precedenti, le particelle di catalizzatore sono state distribuite uniformemente in tutto il campione, cioè anche dove non servivano, o sono stati utilizzati metodi che potrebbero danneggiare il materiale. Entrambi gli svantaggi vengono eliminati con il nuovo metodo, che si basa sulla microscopia cellulare elettrochimica a scansione. I ricercatori riempiono un capillare di vetro con un liquido contenente le particelle di catalizzatore. Successivamente avvicinano il capillare all'elettrodo su cui devono essere depositate le particelle. Una piccola goccia del liquido particellare è sospesa all'apertura inferiore del capillare.

I ricercatori avvicinano il capillare all'elettrodo fino a quando la goccia di liquido entra in contatto con l'elettrodo e chiude un circuito elettrico. Questo interrompe automaticamente l'avvicinamento, prevenire danni al materiale. Gli scienziati poi ritraggono il capillare, ma la goccia di liquido rimane sull'elettrodo. Questo passaggio può essere ripetuto tutte le volte che è necessario. Finalmente, i ricercatori fanno evaporare il solvente in modo che rimangano solo le particelle di catalizzatore, che ora sono fissati all'elettrodo.

Adatto a molti materiali catalizzatori

"Una volta stabilita la metodologia, offre un pulito, modo facile da usare e variabile di applicare e misurare un gran numero di diversi materiali catalitici in modo stabile e riproducibile su chip TEM a celle liquide, "dice Wolfgang Schuhmann.