Titaandioxide wordt een betere fotokatalysator als je er dunwandige nanokubusjes van bakt waarin je je reactanten stopt. Dat schrijft Rafael Luque van de universiteit van Cordoba (Spanje) in Applied Catalysis B: Environmental.

Samen met twee onderzoekers uit Teheran ontwikkelde hij een recept voor zulke kubusjes, dat bestaat uit vier stappen. Je maakt vaste kubusjes van hematiet (Fe₂O₃) die je coat met een 50 nm dik laagje TiO₂. Het Fe₂O₃ ets je weg met zoutzuur, dat TiO₂ niet aantast. Tot slot bak je de kubusjes af bij 550 °C, onder een waterstof/argonatmosfeer, waardoor een deel van de Ti⁴⁺ aan het oppervlak overgaat in Ti³⁺ en de kleur verandert van wit in zwart.

De auteurs hebben hier de vorming van benzimidazoolderivaten mee gekatalyseerd, zowel onder een uv-lamp als onder een gewone halogeenlamp die vrijwel alleen zichtbaar licht produceert. Zelfs in het laatste geval was de opbrengst 86 %, 28 keer meer dan wanneer ze massieve TiO₂-kubusjes gebruikten.

Ze schrijven het toe aan een combinatie van factoren. De holle, poreuze kubusjes bieden een relatief groot oppervlak, naar schatting 206  m²/g. Ze werken tevens als nanoreactoren, waarin de reactanten worden geconcentreerd door adsorptie aan de wand; ze kunnen er overigens makkelijk in en uit via de poriën. Een deel van het licht wordt bovendien binnenin een paar keer heen en weer gekaatst, en zo optimaal benut.

De rol van het Ti³⁺ zou daarbij moeten zijn dat het elektronen meer manoeuvreerruimte biedt zodat de structuur ook iets kan met zichtbaar licht, terwijl TiO₂ normaal gesproken alleen iets heeft aan uv-licht.

Onduidelijk is nog hoe lang de kubusjes meegaan, maar in het lab waren ze na zes experimenten nog vrijwel helemaal heel.

bron: RUDN University, Moskou (waar Luque eveneens aan is verbonden)