Vols estar al dia? Subscriu-te al nostre newsletter. 1 E-mail cada 2 Mesos! |
 |
Cerdanyola del Vallès (Barcelona), 21 de juny de 2023. La recerca en catàlisi és un dels àmbits d'estudi més dinàmics en l'actualitat, ja que és molt rellevant per a molts processos industrials.
Els catalitzadors basats en nanopartícules d'or són candidats excel·lents per optimitzar diversos tipus de reaccions, inclosa l'oxidació de monòxid de carboni (CO). Les aplicacions són innombrables i molt útils, com l'eliminació del monòxid de carboni en ambients tancats, el control d'emissions en vehicles o la purificació d'hidrogen mitjançant la reacció de canvi aigua-gas (WGS).
Tot i això, el paper dels lligands en aquests catalitzadors (les molècules que s'uneixen a l'àtom de metall central) encara no es coneix per complet.
Un equip de l'Institut de Química de Materials de la Universitat Tècnica de Viena (TU Wien), liderat per la investigadora Noelia Barrabés, ara ha descobert l'impacte de diferents lligands en l'evolució de l'estructura central de nanocatalitzadors d'or suportats en ceri (CeO2).
Van analitzar l'estat i l'evolució de tres estructures de diferent dimensions i composició en etapes diverses utilitzant tècniques d'anàlisi complementàries.
A la línia de llum NOTOS del Sincrotró ALBA, l'equip va dur a terme anàlisi d'estructura fina d'absorció de raigs X estesa (EXAFS) durant el pretractament oxidatiu i les reaccions d'oxidació de CO. NOTOS és una línia de llum de raigs X d'alta energia dedicada a l'espectroscòpia d'absorció i la difracció de raigs X al servei de disciplines científiques com la catàlisi, l'energia, els nanomaterials o les ciències mediambientals. Utilitzant NOTOS, els investigadors van poder identificar els canvis estructurals que tenen lloc a les nanopartícules d'or. L'anàlisi es va complementar amb espectroscòpia fotoelectrònica de raigs X (XPS) i estudis previs d'infraroig en condicions operando.
L'equip va descobrir que la reactivitat de les nanopartícules d'or està significativament influenciada pels canvis que tenen lloc a la interfície entre el suport, els lligands i el nucli del clúster de nanopartícules durant el pretractament i les condicions de reacció. Tot i això, per sobre de 250 ºC, la reacció va ser similar independentment de la mida del grup original i la composició del lligand. De fet, la majoria de les nanopartícules d'or van aparèixer lliures de lligands a partir dels 200 ºC. A 300 ºC es va produir un canvi estructural que va incloure la formació de nanopartícules més petites, coincidint amb un augment significatiu de l'activitat d'oxidació del CO.
Aquests resultats mostren l'alta mobilitat dels àtoms en nanoestructures metàl·liques tan petites i precises, amb múltiples factors que els afecten. Són particularment rellevants ja que es poden estendre a altres catalitzadors de partícules metàl·liques.
a) Esquemes del procés d'oxidació de CO que involucra el clúster d'or (Au). b) Transformada de Fourier de les dades d'EXAFS, c) conversió de CO i d) expectres d'XPS corresponents als catalitzadors en diferents etapes del procés, e) configuració experimental i f) imatge de les usuàries a NOTOS (Sincrotró ALBA).
La línia de llum NOTOS està cofinançada pel Fons Europeu de Desenvolupament Regional (FEDER) dins del Programa Operatiu Pluriregional d'Espanya (anterior Creixement Intel·ligent) 2014-2020.
Amb la col·laboració de la Fundació Espanyola per a la Ciència i la Tecnologia. El Sincrotró ALBA forma part de la xarxa d'Unitats de Cultura Científica i de la Innovació (UCC+i) de la Fundació Espanyola per a la Ciència i la Tecnologia (FECYT) i ha rebut suport a través del projecte FCT-21-17088.
