Onder de elektronenmicroscoop zie je pas goed hoe slecht zuurstof is voor molybdeendisulfidekatalysatoren. Hou dat in de gaten als je er experimenten mee doet, stellen Leidse, Delftse en Eindhovense onderzoekers in het Journal of Physical Chemistry C.

Zulke katalysatoren worden op grote schaal ingezet om aardolie te ontzwavelen. Ze bestaan uit een inerte aluminiumoxidedrager waarop flarden tweedimensionaal MoS2 liggen, dus één laag molybdeenatomen gesandwiched tussen twee laagjes zwavel. De randjes van die flarden zijn katalytisch actief.

Je blijkt daarbij de activiteit nog te kunnen verhogen door een paar procent van het molybdeen te vervangen door nikkel of kobalt.

Al in 2008 zag laatste auteur Patricia Kooyman, toen TU Delft, sinds kort verhuisd naar Kaapstad) dat MoS2 onder de transmissie-elektronenmicroscoop visueel achteruitgaat bij contact met de buitenlucht. Verklaren kon ze het toen nog niet, en dus viel ook niet te voorspellen of nikkel en/of kobalt stabiliserend zouden werken of de schade juist erger zouden maken.

Dat laatste is het geval, blijkt nu uit nader onderzoek met de FEI Tecnai hoge-resolutie transmissie-elektronenmicroscoop van het Delftse Kavli-instituut. Al na 24 uur zie je dat een klein deel van de MoS2-fragmentjes helemaal is verdwenen terwijl de rest kleiner lijkt te worden.

Parallelle metingen met röntgenfotoelektronspectrometrie (XRS) laten zien wat er gebeurt. Mo, Ni, Co en zelfs S vormen allemaal oxides met de zuurstof uit de lucht. Bij Ni en Co gaat de oxidatie het snelst; de XRS detecteert na vijf minuten al oxides.

Het lijkt er daarbij sterk op dat de fragmentjes alleen worden aangetast aan de katalytisch actieve randje . De oxides blijven daar vervolgens zitten en vormen een beschermende ring, zodat de afbraak steeds langzamer gaat.

Onduidelijk is of het iets uitmaakt voor industriële gebruikers; die hadden waarschijnlijk allang door dat ze lucht uit de buurt van hun kostbare katalysatoren moeten houden. Maar in het lab is dat minder vanzelfsprekend. Kijk er mee uit bij ék katalysatormonster, luidt de boodschap.