Los catalizadores son agentes que inician reacciones químicas, los aceleran o aumentan significativamente el rendimiento del producto deseado. Los catalizadores nuevos y mejorados se consideran la clave para crear procesos de producción más sostenibles y eficientes en la industria química. En un proyecto de investigación conjunta, cinco profesores de Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg FAU y sus equipos han descubierto recientemente cómo sortear los inconvenientes conocidos de los catalizadores técnicos que están actualmente en uso por medio de un nuevo concepto de material que hace que la creación sea significativamente máscatalizadores eficientes posibles.
Esta nueva generación de catalizadores emplea gotas líquidas de aleación metálica unidas a portadores porosos que se ponen en contacto con los reactivos gaseosos. Las gotas microscópicamente pequeñas de aleación son fluidas porque contienen una alta proporción de galio, un elemento con un nivel muy bajopunto de fusión. Al mismo tiempo, esta alta concentración de galio asegura que los átomos de los componentes metálicos secundarios disueltos estén completamente dispersos: los átomos metálicos individuales en solución dentro del galio son responsables del efecto catalítico. Los investigadores han publicado sus hallazgos enla revista especializada líder Química de la naturaleza .
Catalizadores líquidos compatibles
Durante la última década, los investigadores de FAU han podido demostrar en repetidas ocasiones su preeminencia internacional en el campo de las innovaciones en materiales catalizadores. En consecuencia, los Materiales catalíticos son un área clave de investigación dentro del Clúster de Ingeniería de Materiales Avanzados EAM en FAU.Los catalizadores líquidos admitidos han sido a menudo el punto focal de interés para los investigadores basados en FAU. Estos combinan los beneficios de los aceleradores de reacción molecular personalizados con la ventaja de que pueden separarse más fácilmente del producto. En el concepto descrito en el artículo publicado en Química de la naturaleza se describe por primera vez el uso de aleaciones metálicas en catalizadores líquidos soportados. Además, también es la primera vez que se atribuye actividad catalítica a aleaciones metálicas líquidas.
Además, se descubrió que las combinaciones de materiales probadas inicialmente superan significativamente a los catalizadores técnicos estándar que han tardado años en desarrollarse. "Es particularmente interesante que haya poca o ninguna desactivación de los complejos metálicos soportados cuando se forman depósitos de carbono en ellos".dice el profesor Peter Wasserscheid. "Los depósitos como este son la causa principal de la desactivación de los catalizadores utilizados para la conversión catalítica a altas temperaturas por la industria petroquímica". Los investigadores pudieron demostrar este importante efecto en el caso de la deshidrataciónde butano. La naturaleza estructural especial de esta nueva clase de materiales fue descubierta por cuatro grupos trabajando en colaboración: el análisis microscópico fue realizado por el equipo de Wolfgang Peuker, los equipos de Hans-Peter Steinrück y Christian Papp completaron el análisis espectrográfico, Rainer Hock'sEl equipo fue responsable del análisis radiográfico mientras los cálculos correspondientes estaban bajotomado por Andreas Görling y sus colegas.
Galio: el secreto del éxito
El elemento galio desempeña un papel central en esta nueva clase de materiales. El galio se funde a unos 30 ° C y tiene un punto de ebullición de 2400 ° C. Posee la capacidad única de poder disolver casi todos los demás metales. Cuandoestá expuesto al aire, se forman capas ultrafinas de óxido en la superficie del galio, sin embargo, estas se reconvierten al elemento original en las condiciones obtenidas durante muchos procesos catalíticos. Hasta la fecha, los investigadores con sede en FAU han logrado sus espectaculares resultadosutilizando paladio disuelto en galio. A continuación tienen la intención de realizar más investigaciones para descubrir si estos efectos extraordinarios también pueden obtenerse utilizando metales no preciosos disueltos en galio y también si los efectos pueden reproducirse en conexión con otras reacciones químicas. "Nuestros cálculosnos lleva a suponer que los átomos de un solo metal disuelto en galio pueden mostrar características reactivas totalmente diferentes de las que el mismo metal en forma cristalina generalmente exhumaráibit ", explica Andreas Görling.'Es por eso que estamos tan fascinados con esta nueva clase de materiales catalíticos.Estamos convencidos de que con la ayuda de complejos de aleaciones compatibles, se pueden desarrollar catalizadores altamente eficientes y muy rentables que tengan un potencial considerable con respecto a las aplicaciones industriales '', agrega Hans-Peter Steinrück.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Erlangen-Nuremberg . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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