In-situ-Elektronenmikroskopie von Katalysator-Nanopartikeln
Das Verständnis der physikalisch-chemischen Eigenschaften heterogener Katalysatoren ist eine Voraussetzung für die Erstellung sogenannter „Struktur-Aktivitäts-/Eigenschafts“-Beziehungen und daher für die Katalysatorentwicklung und die Aufklärung von Reaktionsmechanismen auf atomarer Ebene unerlässlich.
Die In-situ-Elektronenmikroskopie bietet großartige Möglichkeiten für die Untersuchung von Katalysator-Nanopartikelsystemen. Durch die Verwendung von TEM-Probenhaltern auf der Basis mikroelektromechanischer Systeme (MEMS) ist es möglich, die atomaren und/oder elektronischen Strukturen von Materialien, einschließlich der Entwicklung ihrer Größe und Form, in Echtzeit während elektrochemischer Reaktionen und Wachstumsprozesse bei erhöhter Temperatur und/oder in gasförmigen oder flüssigen Umgebungen aufzuzeichnen.
Das Ernst Ruska-Centrum verfügt über eine Vielzahl von MEMS-basierten TEM-Probenhaltern, darunter einfach- und doppelkipp-DENSsolutions Heizhalter, ein kombinierter Heiz- und Kühlhalter und ein kombinierter Gasreaktions- und Heizhalter. Der DENSsolutions "Climate" in situ TEM Gas- und Heizhalter bietet eine Hochdruck-Gasumgebung (1 bar) bei Temperaturen von bis zu 1000 K innerhalb eines Nanoreaktors und ermöglicht die Charakterisierung von Feststoff-Gas-Reaktionen in atomarer Auflösung in Echtzeit.
Weitere Einzelheiten finden Sie in den Veröffentlichungen:
Meise, A.; Heggen, M.; Dunin-Borkowski, R. E.; Armbrüster, M. In Situ Scanning Transmission Electron Microscopy Calcination of Palladium Nitrate Supported on Zinc Oxide. Small Science 2024, 4 (8), 2400048. https://doi.org/10.1002/smsc.202400048
Vennewald, M.; Sackers, N. M.; Iemhoff, A.; Kappel, I.; Weidenthaler, C.; Meise, A.; Heggen, M.; Dunin-Borkowski, R. E.; Keenan, L.; Palkovits, R. Dynamics of Palladium Single-Atoms on Graphitic Carbon Nitride during Ethylene Hydrogenation. Journal of Catalysis 2023, 421, 134–144. https://doi.org/10.1016/j.jcat.2023.03.011.
MacArthur, K. E.; Polani, S.; Klingenhof, M.; Gumbiowski, N.; Möller, T.; Paciok, P.; Kang, J.; Epple, M.; Basak, S.; Eichel, R.-A.; Strasser, P.; Dunin-Borkowski, R. E.; Heggen, M. Post-Synthesis Heat Treatment of Doped PtNi-Alloy Fuel-Cell Catalyst Nanoparticles Studied by In-Situ Electron Microscopy. ACS Appl. Energy Mater. 2023, 6 (11), 5959–5967. https://doi.org/10.1021/acsaem.3c00405.
Heggen, M.; Feuerbacher, M.; Dunin-Borkowski, R. E. Direct Observation of Dislocation Motion in the Complex Alloy T-Al-Mn-Fe Using in-Situ Transmission Electron Microscopy. Materials Research Letters 2023, 11 (5), 367–373. https://doi.org/10.1080/21663831.2022.2155492.
Karatzia, A.; Loza, K.; Prymak, O.; Heggen, M.; Epple, M. Thermal Behavior of Silver–Gold Core–Shell Nanocubes: In Situ X-Ray Diffraction and In Situ Electron Microscopy (SEM and TEM). J. Phys. Chem. C 2023, 127 (39), 19620–19628. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.3c04578
Cao, P.; Tang, P.; Bekheet, M. F.; Du, H.; Yang, L.; Haug, L.; Gili, A.; Bischoff, B.; Gurlo, A.; Kunz, M.; Dunin-Borkowski, R. E.; Penner, S.; Heggen, M. Atomic-Scale Insights into Nickel Exsolution on LaNiO3 Catalysts via In Situ Electron Microscopy. J. Phys. Chem. C 2022, 126 (1), 786–796. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.1c09257.
Pappert, K.; Loza, K.; Shviro, M.; Hagemann, U.; Heggen, M.; Dunin-Borkowski, R. E.; Schierholz, R.; Maeda, T.; Kaneko, K.; Epple, M. Nanoscopic Porous Iridium/Iridium Dioxide Superstructures (15 Nm): Synthesis and Thermal Conversion by In Situ Transmission Electron Microscopy. Chemistry – A European Journal 2019, 25 (47), 11048–11057. https://doi.org/10.1002/chem.201901623.
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