通常，大多数催化剂材料在重复催化循环中会变质——它们会老化。但也有一些化合物可以在催化过程中提高其性能。一个例子是矿物赤藓酸盐，一种矿物化合物，包含钴和砷的氧化物，分子式为 (Co3(AsO4)2?8H2O)。这种矿物因其紫色而引人注目。赤藓糖酸盐有助于在水电解分解为氢和氧的过程中加速阳极处的氧气生成。
来自哥斯达黎加的样品
由 HZB 的 Marcel Risch 博士领导的年轻研究小组与来自哥斯达黎加的小组现在在 BESSY II 上详细分析了这些催化矿物材料，并取得了一个有趣的发现。
HZB 的 Risch 小组的博士生 Javier Villalobos 使用哥斯达黎加同事生产的由粉末状赤藓糖晶体组成的样品，将这种粉末涂在电极上。然后，他在包括普通苏打水(碳酸水)在内的四种不同 pH 值中性电解质中，在数百次电解循环之前、之中和之后对它们进行了检查。
失去原有结构
随着时间的推移，每个催化活性层的表面在所有电解质中都表现出明显的变化。如扫描电子显微镜图像所示，原始晶体结构丢失，更多的钴离子由于施加电压而改变了它们的氧化数，这是电化学测定的。随着时间的推移，苏打水(碳酸水)中的氧气产量也有所增加，但仅限于该电解质。催化剂明显改善。
BESSY II 的观察
通过 BESSY II 的分析，研究人员现在能够解释为什么会这样：使用 X 射线吸收光谱，他们扫描了钴离子周围的原子和化学环境。活性较高的样品失去了它们原来的赤藓糖酸盐晶体结构，并转化为一种不太有序的结构，可以将其描述为只有两个原子厚的片晶。这些血小板变得越大，样品就越活跃。催化循环过程中的数据表明，这些片晶中钴的氧化数在苏打水中增加最多，从 2.0 增加到 2.8。由于已知氧化数为 3 的氧化物是非常好的催化剂，这解释了相对于在其他电解质中形成的催化剂的改进。
氧气产量翻倍
在苏打水中，每个钴离子的氧产量在 800 次循环中降低了 28 倍，但同时电化学改变氧化数的钴原子数量增加了 56 倍。从宏观上看，产生的电流和电极的氧气产量翻了一番。
从针头到瑞士奶酪
简而言之，Risch 解释说：“随着时间的推移，材料变得像瑞士奶酪一样，有很多孔和更大的表面积，可以发生更多的反应。即使随着时间的推移，单个催化活性中心变得有些弱，更大的表面积意味着更多潜在的催化活性中心与电解质接触并提高产率。”
Risch 建议，这种机制也可以在许多其他类别的由无毒化合物组成的材料中找到，这些材料可以开发成合适的催化剂。
