Röntgenstreuung enthüllt Dynamik von Kupfer-Elektrokatalysatoren für CO2-Reduktion

Im Jahr 2025 setzten Forscher in den Niederlanden Multiskalen-In-situ-Röntgenstreuung an der Beamline ID02 ein, um die Aktivierung und Deaktivierung von Kupferoxid-Elektrokatalysatoren während der Kohlendioxidreduktion zu untersuchen. Die in *Nature Communications* veröffentlichte Studie bietet Einblicke in die Entwicklung haltbarer Materialien für die elektrochemische Kohlendioxidumwandlung, ein entscheidender Schritt beim Recycling industrieller Chemieabfälle und beim Übergang zu erneuerbaren Energien. Elektrokatalysatoren erfahren während des Betriebs strukturelle Veränderungen, die zu einer verringerten Effizienz führen. Das Team verwendete simultane Weitwinkel- und Kleinwinkel-Röntgenstreuung (WAXS/SAXS), um die strukturelle Entwicklung von Kupferoxidpartikeln zu überwachen. Sie beobachteten, dass die Deaktivierung des Katalysators mit einer Oberflächenaufrauung im Nanometerbereich korrelierte. Weiterführende Analysen mittels Raman-Spektroskopie bestätigten die Entwicklung von Oberflächenplätzen, was zu einer verringerten CO-Reduktionsaktivität und einer erhöhten Wasserstoffentwicklung führte. Diese Ergebnisse demonstrieren die Effektivität der Multiskalen-In-situ-Röntgenstreuung zum Verständnis des Verhaltens von Elektrokatalysatoren. Die Forschung legt den Grundstein für die Entwicklung von Elektrokatalysatoren mit verbesserter Stabilität und Selektivität für die CO-Reduktion, was das Gebiet der elektrochemischen Kohlendioxidumwandlung potenziell revolutionieren könnte.