Katalyse

En katalysator er stoff som øker reaksjons hastighet uten og selv bli konvertert. I heterogen katalyse er katalysatoren i en fase (normalt fast fase) og reaktantene er i en annen fase (gass eller væske fase). I denne typen katalyse skjer reaksjonen på overflaten av katalysatoren og både arealet og formen til overflaten blir viktig. Ettersom nanomaterialer har stor fraksjon overflate atomer, gjør dette at nanomaterialer er ideelle til bruk i katalyse[1].

I en katalysator kalles forbindelsen som øker reaksjonshastigheten for aktiv fase. Den aktive fasen kan være nanopartikler som er frie eller avsatt på en bærer, der det andre tilfelle er mest vanlig. Ettersom den aktive fasen ofte er dyr, er det ønskelig å få denne mest mulig jevnt fordelt over bæreren. Bæreren burde derfor ha stort overflate areal, noe som kan oppnås ved at bæreren er porøs, ofte med porer i nanostørrelses orden. I dag er alumina den mest brukte bæreren, der $\gamma$-alumina har porer med størrelse mellom 5-15 nm [1]. I nyere tid er mye forskning blitt gjort på bærere bygd opp av karbon nanostrukturer, slik som karbon nanorør og nanofibre. Det er også blitt benyttet zeolitter som bærer, der zeolitter er nettverk bygd opp av tetraedrisk koordinerte atomer (Si, Al, P, Ge) og oksygen, som danner bur og porer i nanostørrelses orden. I figuren vises nikkel nanopartikler syntetisert i en zeolitt og dette har vist seg å være en god katalysator for dekomponering av ammoniakk[2].

  1. I. Chorkendorff and J.W. Niemantsverdriet.Concepts of Modern Catalysis and Kinetics. Wiley, 2nd ed edition, 2007.
  2. H. Inokawa, T. Ichikawa, and H. Miyaoka. Catalysis of nickel nanoparticles with high thermal stability for ammoniadecomposition.Appl Catal A Gen, 491:184–188, 2015.