Kobalt op grafeen, gedoteerd met een vleugje stikstof, is de volgende katalytische belofte voor waterstofproductie. Het werkt maar een beetje minder goed dan platina terwijl het vele malen goedkoper is, claimen James Tour en collega’s van Rice University (Houston, Texas) in Nature Communications.

Ze bereiden hun katalysator door velletjes grafeenoxide bloot te stellen aan een kobaltchloride-oplossing in een ultrasoonbad. Vervolgens vriesdrogen ze de velletjes om te voorkomen dat ze aan elkaar klitten, en tot slot brengen ze de stikstof er in door verhitting tot 750 graden Celsius onder een ammoniak-atmosfeer.

Door maar heel weinig CoCl₂ te gebruiken (op elke gram kobalt zit 135 gram grafeenoxide in het bad) bereiken ze dat de kobaltkernen ver genoeg uit elkaar op het grafeen liggen om volledig zelfstandig te functioneren. ‘Single atom catalysis’ dus, een benadering die de laatste jaren steeds populairder wordt omdat je het hoogste rendement uit je waardevolle metaalionen haalt.

In dit geval wijst het onderzoek uit dat er een optimum zit in de hoeveelheid kobalt op het grafeen. Voeg je te veel toe, dan neemt de activiteit van de katalysator af. Tour vermoedt dat die activiteit te danken is aan interactie met de stikstof in het grafeen. De hoeveelheid stikstof bepaalt dus hoe veel kobalt je kwijt kunt, en dat is maar heel weinig.

Hij vermoedt dat het met andere metaalionen ook moet werken, maar dat moet hij nog uitproberen.

bron: Rice University