La utilidad de un catalizador está influenciada por su carga superficial y cómo se transfiere esa carga. Hasta hace poco, el estudio de la transferencia de carga se basaba en técnicas complejas de imágenes que son costosas y requieren mucho tiempo. Científicos del Instituto de Ciencias y Tecnología de la Universidad de OkinawaOIST informa un enfoque para estudiar la transferencia de carga que no se basa en equipos complicados, lo que simplifica la observación en tiempo real de la catálisis.
El equipo describe una configuración experimental utilizando un pequeño catalizador de rutenio, un nanocluster, que reacciona con el oxígeno en el aire cuando se calienta a altas temperaturas. Esta reacción de oxidación es detectada por una estructura de soporte unida al catalizador que proporciona una lectura en vivo de unEl rutenio se puede usar para detectar acetona en el aliento, que es un biomarcador para varios estados de enfermedad, pero esta configuración también tiene un valor más amplio para demostrar exactamente cómo los catalizadores facilitan una reacción.
"Esencialmente, la estructura de soporte adjunta detecta un cambio en la corriente, correspondiente a un cambio en el nanocluster del catalizador", explica el Dr. Alexander Porkovich, primer autor del estudio, publicado en ACS Nano . "En este caso, ese cambio es un cambio en el estado de oxidación cuando el rutenio reacciona con el oxígeno".
"Al estudiar los fenómenos de transferencia de carga, nos interesa la interfaz entre el catalizador y el soporte, y esta configuración experimental es ideal. Con una interfaz tan limpia, podemos estar seguros de que nuestros datos capturan con precisión la reacción de oxidación en desarrollo."
Este artículo se suma al creciente cuerpo de literatura que saca a la luz la actividad catalítica oculta, tomando observaciones in situ, permitiendo que la reacción tenga lugar sin perturbaciones. Estas lecturas, denominadas mediciones cronoconductométricas, son una evolución útil en la metodología, yse complementan con otros enfoques para validar el cambio en la estructura, el orden químico y la carga superficial del rutenio. Combinadas, estas técnicas proporcionan una imagen completa y confiable de la mecánica de reacción.
El estudio también destaca la importancia de la estructura del nanocluster de rutenio. El rutenio se unió al soporte en dos configuraciones distintas, cada una de las cuales exhibía mecanismos diferentes al reaccionar con oxígeno. Una estructura reacciona más completamente con oxígeno, mientras que la otra retiene un núcleo inerte.Esto plantea más preguntas sobre cómo la estructura del nanocluster impacta en la catálisis y qué conformación de rutenio puede ser más adecuada para aplicaciones industriales.
Comprender los fenómenos de transferencia de carga también tiene utilidad más allá de la catálisis, incluido el estudio de los plasmones de superficie empleados en microscopía electrónica y los materiales requeridos en los dispositivos de energía solar. La exploración de estos sistemas con mediciones crono conductométricas in situ similares podría arrojar más luz sobre importantes factores industrialesprocesos.
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Materiales proporcionado por Universidad de Posgrado del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa OIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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