Voor het eerst is goed in beeld hoe ceriumoxide-nanokristallen zich vormen en hoe je dat proces optimaliseert. Dat laatste blijkt simpelweg een kwestie van aanzuren, meldt een publicatie in Chemistry- A European Journal.

Die optimalisatie is nuttig omdat cerium(IV)oxide (CeO₂) tal van industriële toepassingen kent, van polijstmiddel tot katalysator in de petrochemie of elektrodemateriaal voor brandstofcellen.

Christoph Hennig (Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf) en de in Australië werkzame Japanner Atsushi Ikeda-Ohno wisten het kristallisatieproces te doorgronden met een combinatie van dynamische lichtverstrooiing, röntgenabsorptiespectroscopie en hoge-energieröntgenverstrooiing. Daarbij zeten ze zowel het ESRF-synchrotron in Grenoble als het SPring-8 synchrotron in het Japanse Hyogo in.

Er kwam uit dat de productie van uniforme kristalletjes simpeler is dan de industrie tot nu toe dacht. Er blijken zich eerst di- of trimeren van Ce⁴⁺-ionen te vormen die daarna worden gehydrolyseerd door het water dat als oplosmiddel dient. Dit alles vraagt een lage pH. Tot nu toe voegde men vaak ‘versnellers’ toe om het kristallisatieproces te bevorderen, maar je bereikt hetzelde effect als je de oplossing simpelweg een beetje aanzuurt.

Bijkomend voordeel is dat je op deze manier, dus zonder versneller en andere kunstgrepen, altijd redelijk uniforme kristalletjes van 2 tot 3 nanometer diameter krijgt. En dat is precies de maat die je voor veel toepassingen wilt hebben.

bron: Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf