Nanopartikel auf subnanometer dünnen oxidischen Filmen: Skalierung von Modellsystemen

Durch die Abscheidung von ultradünnen Oxidschichten auf atomar‐flachen Metalloberflächen konnte die elektronische Struktur des Metalls und hierdurch dessen katalytische Aktivität beeinflusst werden. Die Skalierung dieser Architekturen für eine technische Nutzbarkeit war bisher aber kaum möglich. Durch die Verwendung einer flüssigkristallinen Phase aus Fluorhectorit‐Nanoschichten, können wir solche Architekturen in skalierbarem Maßstab imitieren. Synthetischer Natriumfluorhectorit (NaHec) quillt spontan und repulsiv in Wasser zu einer nematischen flüssigkristallinen Phase aus individuellen Nanoschichten. Diese tragen eine permanente negative Schichtladung, sodass selbst bei einer Separation von über 60 nm eine parallele Anordnung der Schichten behalten wird. Zwischen diesen Nanoschichten können Palladium‐Nanopartikel mit entgegengesetzter Ladung eingelagert werden, wodurch die nematische Phase kollabiert und separierte Nanopartikel zwischen den Schichten fixiert werden. Die Aktivität zur CO‐Oxidation des so entstandenen Katalysators war höher als z. B . die der gleichen Nanopartikel auf konventionellem Al 2 O 3 oder der externen Oberfläche von NaHec. Durch Röntgenphotoelektronenspektroskopie konnte eine Verschiebung der Pd‐3d‐Elektronen zu höheren Bindungsenergien beobachtet werden, womit die erhöhte Aktivität erklärt werden kann. Berechnungen zeigten, dass mit erhöhter positiver Ladung des Pd die Adsorptionsstärke von CO erniedrigt und damit auch die Vergiftung durch CO vermindert wird.