In Leiden is voor het eerst de elektrochemische activiteit van een platina-oppervlak gemeten als functie van de oppervlaktestructuur. De resultaten suggereren dat de literatuur op dit gebied nogal wat foute aannames bevat, melden Marc Koper, Marcel Rost en Leon Jacobse in Nature Materials.

Die structuur ontstaat wanneer je een verse platina-elektrode een aantal redoxcycli laat doorlopen door er wisselende potentialen op te zetten. Tijdens de spanningspieken gaan metaalionen in oplossing om verderop weer neer te slaan. Met scanning tunneling-microscopie (STM) zie je dan dat het oppervlak, dat spiegelglad is wanneer je begint, langzamerhand bezaaid raakt met nano-eilandjes van een paar atomen hoog.

Die ruwheid is essentieel voor de katalytische werking: reacties verlopen vooral op scherpe randjes. Maar hoe de elektrochemische activiteit zich precies verhoudt tot aantal en grootte van de nano-eilandjes, bleef tot nu toe onduidelijk.

Vandaar de elektrochemische EC-STM, die de stroom meet als functie van de aangelegde spanning terwijl hij het oppervlak aftast. Voorlopig is het Leidse instrument wereldwijd uniek. Rost bouwde het oorspronkelijk om de elektrodepositie van coatings te bestuderen binnen de halfgeleiderindustrie, en promovendus Jacobse wist een aangepaste versie aan de praat te krijgen die de redoxcycli van platina kan volgen.

De nu gepresenteerde metingen bestrijken 170 van die cycli en laten twee stadia zien. Eerst verschijnen steeds meer eilandjes van één atoom hoog, maar na zo’n dertig cycli raken ze elkaar en groeien vooral verder in de hoogte. Met het elektrochemische signaal is iets geks; tijdens de eerste cycli schiet het omhoog maar dan vlakt het tijdelijk af, alsof de nieuw gevormde eilandjes chemisch ‘dood’ zijn. In een vervolgpublicatie hopen de onderzoekers daar meer over te kunnen zeggen.

Er komt ook uit dat het elektrode-oppervlak na die 170 cycli nog niet stabiel is, en dat je daar misschien wel 10.000 cycli op moet wachten. Tot nu toe vonden de meeste onderzoekers dertig cycli wel voldoende. ‘ Dat geeft wel aan dat we nog onvoldoende weten wat er gebeurt’, aldus Rost.

bron: Leiden Universiteit, met dank aan Marc Koper, Marcel Rost en Leon Jacobse