مطالعه میکروسکوپی روی کاتالیست پلاتین نشان می‌دهد که در شرایط خاصی، لایه اکسیدی نانومقیاسی در این کاتالیست‌ها به‌وجود می‌آید که موجب کاهش کارایی کاتالیست می‌شود.
کاهش کارایی کاتالیستی با تشکیل نانولایه اکسیدی در سطح پلاتین
یافته‌های اخیر محققان یک تیم تحقیقات بین‌المللی نشان می‌دهد که پلاتین می‌تواند در شرایط خاصی، بسیار سریع‌تر اکسید شود. نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان “Nano-scale oxide formation inside electrochemically-formed Pt blisters at a solid electrolyte interface” در نشریه Solid State Ionics به چاپ رسیده است. ادواتی که از پلاتین در آنها استفاده شده نظیر مبدل‌های کاتالیستی که در خودروها برای کاهش نشر گازهای مضر به کار می‌رود، در اثر تحمل چنین شرایطی می‌توانند کارایی خود را از دست دهند. این پروژه با همکاری توماس کلر از دانشگاه هامبورگ و محققانی از دانشگاه وین انجام شده‌است.
کلر می‌گوید: « پلاتین عنصر بسیار مهمی در صنعت بوده و شرایطی که موجب اکسید‌شدن این عنصر می‌شود هنوز برای محققان شناخته‌شده نیست. بررسی این شرایط می‌تواند کاربردهای مهمی در صنعت داشته باشد.»
این گروه تحقیقاتی، یک لایه نازک از پلاتین را روی بلور ییتریا پایدارشده با زیرکونیم (YSZ) قرار دادند، دقیقاً شبیه به ساختاری که در حسگر لامبدای اگزوز خودرو استفاده می‌شود. این بلور که به هادی شهرت دارد، اتم‌های باردار (یون‌های) اکسیژن را هدایت می‌کند. لایه پلاتین به‌عنوان الکترود عمل می‌کند. این حسگر مقدار اکسیژن را در خروجی اگزوز اندازه‌گیری کرده و آنها را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کند و از این داده‌ها برای کاهش نشر گازهای سمی استفاده می‌کند.
این گروه اختلاف پتانسیل ۰٫۱ ولت را به بلور YSZ دارای روکش پلاتین اعمال کرده و آن را تا ۴۵۰ درجه سانتیگراد گرم کردند، شرایطی که شبیه به شرایط واقعی در خودرو است. در نتیجه اکسیژن زیر لایه پلاتین نفوذ کرد و در اثر گرمای زیاد حباب‌های کوچکی زیر پلاتین شکل گرفتند که قطری در حدود هزار نانومتر داشتند.
نتایج مشاهدات میکروسکوپی نشان داد که این حباب‌ها موجب تشکیل حفره‌های نانومتری در پوشش پلاتین شده‌است به‌طوری که ضخامت پوشش پلاتین در منطقه تشکیل حباب به ۸۵ نانومتر می‌رسد. دانشمندان معتقدند که فشار بالای اکسیژن درون حباب‌ها موجب تسریع اکسیداسیون پلاتین می‌شود. بنابراین، برای ساخت حسگرها باید این فرآیند را مورد توجه قرار داد.
