Les électrocatalyseurs peuvent aider à obtenir des produits chimiques à partir de matières premières renouvelables ou à utiliser des sources d'énergie alternatives. Mais tester de nouveaux catalyseurs présente des défis.

Des chercheurs de la Ruhr-Universität Bochum (RUB) et de l'Université de Duisburg-Essen ont mis au point une nouvelle méthode de dépôt de particules de catalyseur sur de minuscules électrodes. C'est pas cher, simple et rapide à réaliser. Afin de caractériser les catalyseurs et tester leur potentiel pour diverses applications, les chercheurs doivent fixer les particules sur des électrodes afin qu'elles puissent ensuite être examinées, par exemple, avec microscopie électronique à transmission.

La nouvelle méthode est décrite par le Dr Tsvetan Tarnev et le professeur Wolfgang Schuhmann du Centre d'électrochimie du RUB avec Steffen Cychy et le professeur Martin Muhler, Chaire RUB de chimie technique, ainsi que le professeur Corina Andronescu, Université de Duisbourg-Essen, et le Dr Yen-Ting Chen du Bochum Center for Solvation Science dans la revue Angewandte Chemie , publié en ligne le 20 janvier 2020.

Électrodes ultra-fines

En microscopie électronique à transmission, TEM pour faire court, un mince faisceau d'électrons est envoyé à travers l'échantillon pour observer les processus électrochimiques qui se déroulent au niveau d'une électrode. Pour que la poutre pénètre dans les structures, tous les composants de l'échantillon doivent être très minces. Le diamètre de l'électrode sur laquelle est appliqué le catalyseur n'est donc que de dix micromètres.

Dépôt de particules de catalyseur goutte à goutte

Avec les méthodes précédentes, les particules de catalyseur étaient soit réparties uniformément dans tout l'échantillon, c'est-à-dire même là où ils n'étaient pas nécessaires, ou des méthodes ont été utilisées qui pourraient endommager le matériel. Les deux inconvénients sont éliminés avec la nouvelle méthode, qui est basé sur la microscopie à cellule électrochimique à balayage. Les chercheurs remplissent un capillaire en verre d'un liquide contenant les particules de catalyseur. Ils rapprochent alors le capillaire de l'électrode sur laquelle les particules doivent être déposées. Une minuscule goutte de liquide particulaire est suspendue à l'ouverture inférieure du capillaire.

Les chercheurs approchent le capillaire de l'électrode jusqu'à ce que la goutte de liquide entre en contact avec l'électrode et ferme un circuit électrique. Cela arrête automatiquement l'approche, éviter d'endommager le matériel. Les scientifiques rétractent alors le capillaire, mais la goutte de liquide reste sur l'électrode. Cette étape peut être répétée aussi souvent que nécessaire. Finalement, les chercheurs évaporent le solvant pour qu'il ne reste que les particules de catalyseur, qui sont maintenant fixés à l'électrode.

Convient à de nombreux matériaux catalyseurs

« Une fois la méthodologie établie, il offre une propreté, moyen facile à utiliser et variable d'appliquer et de mesurer un grand nombre de matériaux catalytiques différents de manière stable et reproductible sur des puces TEM à cellules liquides, " dit Wolfgang Schuhmann.