Onderzoekers van de Universiteit Utrecht zijn erin geslaagd om katalysatoren te synthetiseren met een ongekende precisie, op de schaal van nanometers. Deze katalysatoren kunnen worden toegepast om zeer schone diesel te produceren vanuit duurzamere grondstoffen. Deze schone diesel geeft minder uitstoot van fijnstof en kan bijvoorbeeld worden gebruikt in bussen die rijden in dichtbevolkte gebieden. Dat schrijven de onderzoekers in een publicatie die morgen verschijnt in Nature. "Daar komt nog bij dat deze methode om nieuwe katalysatoren te maken vrij eenvoudig is op te schalen voor industrieel gebruik," aldus prof. Krijn de Jong (Scheikunde). "We verwachten dat dit in de katalyse een grote rol gaat spelen."

Utrechtse katalyse-onderzoekers Jovana Zecevic en Krijn de Jong ontwikkelden met collega's van de KU Leuven een nieuwe manier om bifunctionele katalysatoren te maken. Deze katalysatoren hebben twee functies, gerepresenteerd door twee verschillende materialen: metaal (platina) en zeoliet. Moleculen die over deze katalysatoren reageren, worden eerst geactiveerd op het platina en vervolgens doorgestuurd naar het zeoliet, dat voor de daadwerkelijke reactie zorgt. Als het platina aanwezig is als zeer kleine deeltjes in het zeoliet, verlopen de reacties niet optimaal en worden de moleculen tot te kleine fragmenten gekraakt, waardoor ze niet meer als diesel kunnen worden gebruikt. De onderzoekers slaagden erin om de platinadeeltjes naast het zeoliet te plaatsen op een hulpstof, waardoor het proces optimaal verloopt en er meer ultraschone diesel wordt verkregen.

Elektronenmicroscopie

"Om dergelijke kleine deeltjes te bekijken en het succes van onze synthese-strategie te bevestigen, hebben we een speciaal gereedschap gebruikt", aldus Zecevic. Met technieken gebaseerd op elektronenmicroscopie hadden de onderzoekers volledig zicht op de plaats waar ze het platina neerzetten: op het zeoliet of op de hulpstof.

Ongekende precisie

Deze nieuwe katalysatoren kunnen met name hun nut bewijzen door grote moleculen uit biomassa of uit aardgas om te zetten. De precisie is ongekend, aldus De Jong. "We konden hier tot voor kort alleen van dromen: katalysatoren maken met een nauwkeurigheid waarvan we dachten dat deze alleen was weggelegd voor het maken van een horloge op millimeterschaal."

Publicatie

Nanoscale intimacy in bifunctional catalysts for selective conversion of hydrocarbons, Jovana Zecevic*, Gina Vanbutsele, Krijn P. de Jong* & Johan A. Martens, Nature, 10 december 2015.

* verbonden aan de Universiteit Utrecht

Boilerplate

Sustainability Universiteit Utrecht

Door haar expertise op het gebied van Sustainability te bundelen, ontwikkelt de Universiteit Utrecht integrale oplossingen voor duurzaamheidsvraagstukken en draagt zij bij aan een betere toekomst voor volgende generaties. Dit thema verbindt het excellente Utrechtse duurzaamheidsonderzoek uit

de alfa-, beta- en gammawetenschappen. De focus ligt op water, energie en een gezonde leefomgeving. Sustainability is een van de vier strategische onderzoeksthema's van de Universiteit Utrecht.