Röntgenverstrooiing onthult dynamiek van koper-elektrokatalysatoren voor CO2-reductie

In 2025 gebruikten onderzoekers in Nederland multi-schaal in-situ röntgenverstrooiing op beamline ID02 om de activering en deactivering van koperoxide-elektrokatalysatoren tijdens de reductie van koolstofdioxide te onderzoeken. De studie, gepubliceerd in *Nature Communications*, biedt inzicht in het creëren van duurzamere materialen voor elektrochemische koolstofdioxideconversie, een cruciale stap in het recyclen van industrieel chemisch afval en de overgang naar hernieuwbare energie. Elektrokatalysatoren ondergaan structurele veranderingen tijdens bedrijf, wat leidt tot een verminderde efficiëntie. Het team gebruikte gelijktijdige groothoek- en kleinhoekröntgenverstrooiing (WAXS/SAXS) om de structurele evolutie van koperoxide-deeltjes te volgen. Ze observeerden dat de deactivering van de katalysator correleerde met oppervlakteverruwing op nanometerschaal. Verdere analyse met behulp van Raman-spectroscopie bevestigde de evolutie van oppervlakteplaatsen, wat leidde tot een verminderde CO-reductieactiviteit en een verhoogde waterstofontwikkeling. Deze bevindingen tonen de effectiviteit aan van multi-schaal in-situ röntgenverstrooiing voor het begrijpen van het gedrag van elektrokatalysatoren. Het onderzoek legt de basis voor het ontwerpen van elektrokatalysatoren met verbeterde stabiliteit en selectiviteit voor CO-reductie, wat mogelijk een revolutie teweeg kan brengen in het veld van elektrochemische koolstofdioxideconversie.