Material für Katalysatoren

Neues Goldplättchen ist eine Million Mal dünner als ein Fingernagel

zweilagiges Goldplättchen

Ein neues zweilagiges Goldmaterial beschleunigt chemischen Prozesse zehnmal schneller, als aktuell eingesetzte Nanopartikel. Außerdem ist das Material deutlich ökonomischer, da wesentlich geringere Mengen Gold benötigt werden, um denselben Effekt auszulösen.

Leeds (England). Wissenschaftler der University of Leeds haben ein Goldplättchen hergestellt, das eine Million Mal dünner als ein menschlicher Fingernagel ist. Laut der im Fachmagazin Advanced Science veröffentlichten Forschungsarbeit ist die nur zwei Atome dicke Goldschicht praktisch zweidimensional. Sunjie Ye, Autorin der Studie erklärt, dass die hauchdünne Goldschichte, neben der Blattgold geradezu massiv wirkt, aus Tetrachlorogoldsäure hergestellt wurde, die die Wissenschaftler in einer wässrigen Lösung in Gold umgewandelt haben.

Unter Zuhilfenahme eines formgebenden Mittels ist es so gelungen, dass sich die Goldatome in einer klaren Gitterform anordnen. In Zukunft könnte das neue Material, dass die Forscher aufgrund der innerhalb der Lösung grünen Farbe auch als Nano-Seegras bezeichnen, dabei helfen umweltfreundlichere und effizientere Katalysatoren zu entwickeln.

Goldplättchen beschleunigen chemische Prozesse

Katalysatoren werden in der Chemie genutzt, um Reaktionen zu beschleunigen. Zu den zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten gehört beispielsweise eine kürzlich entdeckte Methode, die es ermöglicht aus Wasserstoff und CO2 effizient Methanol herzustellen. Problematisch ist dabei jedoch, dass eine Vielzahl der aktuell in der Industrie genutzten Katalysatoren giftige Säuren, Schwermetalle oder Edelmetalle wie Gold enthalten, die den Einsatz entweder umweltschädlich oder sehr kostspielig machen.

Wie die Wissenschaftler erklären, könnte das nun vorgestellte Nanogold dieses Problem lösen, da aufgrund der neuen Struktur deutlich geringere Mengen Gold benötigt werden. Dies liegt daran, dass die zweilagige Atomstruktur der Goldplättchen dafür sorgt, dass alle Atome an der Oberfläche sitzen und dort die chemische Reaktion beschleunigen. Derzeit genutzte Katalysatoren aus Gold sind deutlich dicker, was dazu führt, dass eine Vielzahl von Goldatomen nicht an der Oberfläche sitzen und daher auch nicht die Reaktion wie gewünscht beschleunigt.

Erste Experimente haben bereits gezeigt, dass das zweilagige Gold chemische Reaktionen im Vergleich zu kommerziell genutzten Nanopartikeln um den Faktor zehn beschleunigt. Das neue Material bringt also wie Studienleiter Stephen Evans erklärt einen „ökonomischen Vorteil“, da für denselben Effekt deutlich weniger Material benötigt wird.

Advanced Science, doi: 10.1002/advs.201900911

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