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Size-Tunable Ni–Cu Core–Shell Nanoparticles—Structure, Composition, and Catalytic Activity for the Reverse Water–Gas Shift Reaction

  • A facile and efficient methodology is described for the solvothermal synthesis of size-tunable, stable, and uniform NiCu core–shell nanoparticles (NPs) for application in catalysis. The diameter of the NPs is tuned in a range from 6 nm to 30 nm and to adjust the Ni:Cu ratio from 30:1 to 1:1. Furthermore, the influence of different reaction parameters on the final NPs is studied. The NPs are structurally characterized by a method combination of transmission electron microscopy, anomalous small-angle X-ray scattering, X-ray absorption fine structure, and X-ray photoelectron spectroscopy. Using these analytical methods, it is possible to elucidate a core–shell–shell structure of all particles and their chemical composition. In all cases, a depletion from the core to the shell is observed, with the core consisting of NiCu alloy, surrounded by an inner Ni-rich shell and an outer NiO shell. The SiO2-supported NiCu core–shell NPs show pronounced selectivity of >99% for CO in the catalyticA facile and efficient methodology is described for the solvothermal synthesis of size-tunable, stable, and uniform NiCu core–shell nanoparticles (NPs) for application in catalysis. The diameter of the NPs is tuned in a range from 6 nm to 30 nm and to adjust the Ni:Cu ratio from 30:1 to 1:1. Furthermore, the influence of different reaction parameters on the final NPs is studied. The NPs are structurally characterized by a method combination of transmission electron microscopy, anomalous small-angle X-ray scattering, X-ray absorption fine structure, and X-ray photoelectron spectroscopy. Using these analytical methods, it is possible to elucidate a core–shell–shell structure of all particles and their chemical composition. In all cases, a depletion from the core to the shell is observed, with the core consisting of NiCu alloy, surrounded by an inner Ni-rich shell and an outer NiO shell. The SiO2-supported NiCu core–shell NPs show pronounced selectivity of >99% for CO in the catalytic reduction of CO2 to CO using hydrogen as reactant (reverse water–gas shift reaction) independent of size and Ni:Cu ratio.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:Maria HeilmannORCiD, Carsten PrinzORCiD, Ralf BienertORCiD, R. WendtORCiD, B. Kunkel, Jörg RadnikORCiD, A. HoellORCiD, S. Wohlrab, Ana de Oliveira Guilherme BuzanichORCiD, Franziska EmmerlingORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Advanced Engineering Materials
Jahr der Erstveröffentlichung:2022
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.0 Abteilungsleitung und andere
6 Materialchemie / 6.1 Oberflächen- und Dünnschichtanalyse
6 Materialchemie / 6.3 Strukturanalytik
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Wiley VCH
Aufsatznummer:2101308
Erste Seite:1
Letzte Seite:13
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Catalysis; Core-shell; Nanoparticles
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
Material
Material / Materialdesign
DOI:10.1002/adem.202101308
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-543606
ISSN:1438-1656
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:17.02.2022
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:17.02.2022
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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