De kristallen links zijn mét HF gemaakt.

Waterstoffluoride verbetert de fotokatalytische activiteit van titaniumdioxidekristallen vooral omdat het er op blijft zitten. Dat het de kristalstructuur optimaliseert is in de praktijk van minder belang, melden Chinese onderzoekers in ACS Catalysis.

Tot nu toe werd aangenomen dat die veranderde kristalvorm de voornaamste reden was. De katalytische werking van TiO2 is het sterktst op het zogeheten (001)-oppervlak van het kristalrooster, dus je wilt het liefst kristallen hebben met zo veel mogelijk (001)-oppervlakken. Jaren geleden werd ontdekt dat je dit kunt bereiken door HF aan je oplossing toe te voegen: de kristalvorm wordt dan duidelijk anders.

Maar er is ook al eens ontdekt dat TiO2-kristallen het beter doen als je hun oppervlak een beetje fluoreert.

Liqiang Jing en collega’s van de universiteit van Heilongjiang hebben nu ontdekt dat dat laatste heel belangrijk is. Via röntgendiffractie bevestigden ze dat HF inderdaad de vorming van kristallen met een maximum aan (001)-facetten bevordert. In combinatie met zonlicht bleken die kristallen inderdaad relatief efficiënt organische stoffen zoals fenol en aceetaldehyde af te breken. Maar als je vooraf de fluorideresten zorgvuldig wegwast, is de verhoogde katalytische werking ineens zoek, (001)-facetten of niet.

De Chinezen vermoeden dat het fluoride de adsorptie van zuurstofmoleculen verbetert. Onder invloed van lichtenergie vangt die zuurstof vervolgens elektronen in, en dát helpt de oxidatie van organisch materiaal vooruit.

Met andere woorden: eerdere onderzoekers die gefixeerd waren op de veranderde kristalvorm, hebben zich laten foppen. Dat tijdens de vorming van die kristallen altijd een beetje HF aan het titanium wordt gebonden, is het enige dat er echt toe doet.

bron: C&EN

Onderwerpen