Teflon.

Een nanodun anti-aanbaklaagje versnelt de adsorptie van waterstof door palladium aanzienlijk. Dat kan handig zijn voor de opslag van die waterstof, schrijven Delftse onderzoekers in Angewandte Chemie.

Bij die adsorptie wordt H2 aan het oppervlak gesplitst in losse H’s, die vervolgens verder in het Pd-kristalrooster of een onderliggende laag van een ander materiaal kunnen dringen. Komt het oppervlak vervolgens in contact met O2, dan wordt dat molecuul eveneens gesplitst. De waterstof wordt weer gedesorbeerd en er vormt zich water.

Hoe het precies komt dat een heel dun, 'opgesputterd' laagje Teflon (polytetrafluoretheen, PTFE) de kinetiek van deze processen sterk versnelt, hebben Bernard Dam, Louis de Smet en hun Delftse collega’s nog niet helemaal kunnen doorgronden. Om te beginnen kunnen ze al niet ‘zien’ in welke vorm het polymeer precies op het oppervlak landt. Maar metingen met röntgenfotoelektronspectrometrie (XPS) suggereren dat op het oppervlak bindingen tussen palladium en fluor ontstaan, terwijl de koolstof zich iets dieper in het palladium nestelt. Allicht komen daardoor wat elektronen op andere energieniveaus terecht, en kennelijk pakt dat gunstig uit voor de katalyse.

Ook is duidelijk dat de PTFE-laag, die maar tien nanometer dik hoeft te zijn, poreus genoeg is om H2, O2 en H2O vrijwel ongehinderd door te laten.

De Delftenaren kwamen er op tijdens lopend onderzoek naar een waterstofsensor. Die is gebaseerd op omzetting van yttrium in yttriumhydride, een proces dat een zichtbare verandering van de optische eigenschappen geeft. Het palladium (in dit geval verrijkt met wat goud) dient hier vooral als H2-specifiek filter, en het PTFE ging er in eerste instantie overheen als hydrofobe deklaag om het palladium te beschermen tegen water. Dat de sensor mét deklaag veel sneller reageerde op veranderende waterstofconcentraties, gaf echter te denken.

bron: Angewandte Chemie