Een 15 micron dun velletje kobalt/grafeen-materiaal (afb: Rice-universiteit)

Platina is een veel gebruikte katalysator in de chemische industrie, onder, veel, meer bij het splitsen van water in waterstof en zuurstof. Onderzoekers van, onder meer, de Amerikaanse Rice-universiteit hebben een kobalt/grafeen-katalysator in elkaar geknutseld, die dat bijna net zo goed zou doen als platina, maar alleen een stuk minder duur is.
Katalysatoren zijn stoffen die een scheikundige reactie mogelijk maken en/of versnellen. Voor de splitsing van water wordt vaak platina als katalysator gebruikt, bijvoorbeeld voor brandstofcellen. “Wat bijzonder is”, zegt James Tour van de Rice-universiteit, “is dat we geen metaaldeeltjes hebben gebruikt of nanodeeltjes, maar atomen. De deeltjes die het scheikundige werk doen zijn zo klein als maar mogelijk is.” Dat heeft iets met het actieve oppervlak te maken. Zelfs nanodeeltjes vindt de gekatalyseerde reactie alleen aan het oppervlak plaats en blijven de atomen in dat deeltje werkloos. Hoe kleiner het katdeeltje, hoe groter de katalytische werking. Tour: “Op deze manier maken we een katalysator die bijna net zo goed is als platina.” Dat zou uit proeven zijn gebleken. De nieuwe kat is een oplossing die kan worden omgezet in papierdun materiaal of gebruikt worden als deklaag. Op die manier kunnen er elektrodes van gemaakt worden. Volgens de onderzoeker zouden enkelatoomkats alleen in oplossing zijn gerealiseerd en niet in vaste vorm.
De onderzoekers ontdekten (bij toeval?) dat bij verhit grafeenoxide in aanwezigheid van een kleine hoeveelheid kobaltzouten de kobaltatomen apart binden aan het grafeenoxide. Uit elektronenmicroscopische opnamen blijkt dat die kobaltatomen (wijd) verspreid over het materiaal zijn gebonden aan het grafeenoxide. Met wat stikstof was het eerst geprobeerd, maar dat werkte niet. Wel met een tikkeltje kobalt (dus). Volgens Tour is het atoomdikke grafeen de ideale ondergrond omdat het een groot reactieoppervlak heeft, stabiel is onder lastige omstandigheden en ook nog eens zeer geleidend is. Na 10 uur vertoonde de kobalt/grafeen-kat een kleine achteruitgang in activiteit, maar dat schijnt de pret niet te mogen drukken.

Bron: EurekAlert