Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek

16 november 2009

Recept voor katalysatoren verbeterd

Het bakken van de perfecte soufflé is afhankelijk van timing, goede ingrediënten en de juiste verhoudingen. Voor katalysatoren, stoffen die ervoor zorgen dat een chemische reactie sneller of beter verloopt, geldt eigenlijk precies hetzelfde. NWO-onderzoeker Leticia Espinosa Alonso weet nu dankzij nieuwe technieken hoe je een perfecte katalysator kan maken. Zij promoveert op 16 november aan de Universiteit Utrecht.

Katalysatoren worden op grote schaal gebruikt om de snelheid van chemische reacties te beïnvloeden. Ze worden ingezet om brandstoffen te maken, maar bijvoorbeeld ook voor de productie van voedsel, zoals margarine. Om de oneindige mogelijkheden van katalysatoren ten volle te kunnen benutten, moeten we echter begrijpen hoe de bereiding van zulke stoffen werkt. Leticia Espinosa Alonso nam katalysatoren nauwkeurig onder de loep en ontdekte een wereld aan nieuwe mogelijkheden.

Eieren
De scheikundige Espinosa Alonso gebruikte vier verschillende spectroscopische technieken om katalysatoren tijdens hun bereiding te bestuderen: UV-Vis-NIR-micro-spectroscopie, IR micro-spectroscopie, Magnetic Resonance Imaging (MRI) en Tomographic Energy Dispersive Diffraction Imaging (TEDDI). MRI en TEDDI worden al vaak gebruikt in andere onderzoeksvelden, maar ze werden nog niet eerder ingezet voor de bestudering van katalysatoren.

Dankzij de verschillende technieken kon Espinosa Alonso de ontwikkeling van de stoffen volgen in ruimte en in tijd. Binnen de katalysatoren bevinden de actieve deeltjes zich gedurende de bereiding namelijk niet de hele tijd op dezelfde plaats. De uiteindelijke functie van de katalysator is echter sterk afhankelijk van de plek van de actieve deeltjes. Daarom is het van cruciaal belang om deze beweging te kunnen monitoren en beïnvloeden.

De verdeling van de actieve deeltjes kan op verschillende manieren gebeuren: ze kunnen zich over het hele deeltje uniform verdelen, ze kunnen als een eierschaal aan de buitenkant van de katalysator of als eiwit in een brede ring in de katalysator zitten en je kunt ze zelfs als een dooier midden in het ei aantreffen. Hoewel de ingrediënten dus hetzelfde blijven, maakt de verdeling een wereld van verschil: voor een soufflé kun je immers geen eierschaal gebruiken en veel katalysatoren zijn ineffectief als de deeltjes zich langs de rand bevinden.

Espinosa Alonso kreeg het voor elkaar om de verdeling tot in detail te bestuderen en wist in een aluminadeeltje zelfs de verdeling van het element palladium te veranderen van eierschaal naar eierdooier. Ook kon ze nikkel verdelen als een eierschaal, wat uiterst moeilijk is. Dankzij haar inzichten kunnen nieuwe, betere katalysatoren ontwikkeld worden.

ASPECT
De NWO-wetenschapper opent met haar onderzoek de deur naar nieuwe mogelijkheden voor katalyse. Zij voerde haar promotieonderzoek uit binnen het programma Advanced Sustainable Processes by Engaging Catalytic Technologies (ASPECT) dat zich richt op de katalyse van chemische processen in de bulkchemicaliënindustrie en als doel heeft de duurzaamheid van deze processen te vergroten. ASPECT maakt deel uit van het NWO-onderdeel ACTS (Advanced Chemical Technologies for Sustainability).


---

Meer informatie:

- Leticia Espinosa Alonso (Universiteit Utrecht)
- t.: 06-18658223, leticia_espinosa1981@yahoo.es
- Bert Weckhuysen (Universiteit Utrecht)

- t.: 030-2534328, b.m.weckhuysen@uu.nl
- promotiedatum: 16 november

- promotoren: prof. dr. ir. B.M. Weckhuysen en prof. dr. ir. K.P. de Jong

09-63

Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO) Afdeling Voorlichting en Communicatie
Postbus 93138
2509 AC Den Haag



Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek