Los catalizadores son materiales ampliamente utilizados en la industria para acelerar las reacciones al producir gasolina, medicamentos farmacéuticos y para limpiar el escape del automóvil. Por lo general, contienen metales preciosos caros, lo que puede hacer que los costos de fabricación y procesamiento sean económicamente poco atractivos.
Una clase de catalizadores, los catalizadores de un solo átomo, hace un uso eficiente del metal costoso al soportarlo como átomos aislados en otro material barato. Hasta ahora, la estructura de esos átomos aislados durante la oxidación del monóxido de carbono a dióxido de carbono erano conocida.
Ayman M. Karim, profesor asociado de ingeniería química y Hongliang Xin, profesor asistente de ingeniería química, ambos en el Virginia Tech College of Engineering, han identificado la estructura de los catalizadores de un solo átomo de iridio para la oxidación de monóxido de carbono. La identificación dela estructura y el mecanismo de reacción ayudarán en el diseño de catalizadores mejores y más rentables.
En el artículo de la revista "Identificación del complejo activo para la oxidación de CO sobre catalizadores de un solo átomo Ir-on-MgAl2O4", publicado en Catálisis de la naturaleza , el descubrimiento muestra una tasa de eficiencia que es hasta 25 veces mayor que los catalizadores tradicionales hechos de estructuras de iridio o nanopartículas más grandes.
"Ver un catalizador de un solo átomo en el trabajo muestra cómo una reacción química puede ser simple desde lejos, pero aún así compleja de entender a medida que profundizamos en los detalles del nivel atómico", dijo Karim sobre la investigación financiada por la Oficina de Investigación del Ejército."Sin embargo, descubrir esos detalles allana el camino para diseñar catalizadores más eficientes".
Yubing Lu y Jiamin Wang, ambos estudiantes de doctorado en el departamento de ingeniería química de Virginia Tech, contribuyeron a este estudio. Lu dirigió los experimentos mientras Wang era responsable del trabajo computacional.
"Este estudio proporciona información muy detallada a nivel atómico sobre la estructura y actividad de los átomos individuales de metales nobles soportados", explicó Lu. "Aplicamos diferentes herramientas de caracterización y cálculos químicos cuánticos para mostrar cómo funciona un catalizador de un solo átomo".
Los colaboradores de la investigación incluyen a Simon R. Bare, distinguido científico del personal de la Fuente de Luz de Radiación Sincrotrón de Stanford, y científicos del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico.
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Materiales proporcionado por Virginia Tech . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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