Methylalkohol aus Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Wasserstoff
Kupfer-Nanopartikel können die Bildung von Methanol aus einer Mischung von CO2, CO und H2 katalysieren, aber die Zugabe von ihrerseits in dieser Reaktion inaktiven Zinkoxid-Nanopartikeln steigert die Rate erheblich. Das wurde eben in der Zeitschrift Science veröffentlicht.
Dem Artikel zufolge haben Kuld et al. die Abhängigkeit der Methanol-Synthese-Aktivität von der variierenden Abdeckung der Zinkatome durch die Kupfer-Nanopartikel gemessen, wie experimentell und mittels Dichtefunktionaltheorie-Berechnungen bestimmt. Die Größe der ZnO-Nanopartikel bestimmte, wie viel Zink die Kupferoberfläche bedeckt und im Gegenzug die Aktivität des Katalysators kontrolliert.
Promotorelemente erhöhen die Aktivität und Selektivität von heterogenen Katalysatoren. Die Autoren zeigen, wie die Methanolsynthese aus Synthesegas über Kupfer-Nanopartikel durch Zinkoxid-Nanoteilchen verstärkt wird. Durch die Kombination von Oberflächen-Titration, Elektronenmikroskopie, Aktivitätsmessung, Dichtefunktionaltheorie-Berechnungen und Modellierung zeigen sie, dass die Förderung mit der Migration der Zn-Atome in der Cu-Oberfläche in Beziehung steht.
Die Zn-Beschichtung wird quantitativ als Funktion der Methanolsynthese-Bedingungen und der größenabhängigen thermodynamischen Aktivitäten der Cu- und ZnO-Nanopartikel beschrieben. Darüber hinaus zeigen experimentelle Daten eine starke Interdependenz der Methanolsynthese-Aktivität und der Zn-Beschichtung. Diese Ergebnisse zeigen die größenabhängigen Aktivitäten von Nanopartikeln als allgemeines Mittel, um die synergetische Funktionalität in binären Nanopartikelsystemen zu designen.
->Quelle: Originalartikel: Sebastian Kuld, Max Thorhauge, Hanne Falsig, Christian F. Elkjær1, Stig Helveg, Ib Chorkendorff, Jens Sehested, Quantifying the promotion of Cu catalysts by ZnO for methanol synthesis, Science, 20 May 2016: Vol. 352, Issue 6288, pp. 969-974 – DOI: 10.1126/science.aaf0718 – science.sciencemag.org/352/6288/969