Un equipo de investigación de la Northwestern University ha desarrollado un nuevo método para fabricar catalizadores altamente deseables a partir de nanopartículas metálicas que podrían conducir a mejores celdas de combustible, entre otras aplicaciones. Los investigadores también descubrieron que el método puede tomar catalizadores usados y reciclarlos en catalizadores activos.
Hecho principalmente de metales preciosos, estos codiciados catalizadores tienen forma de gemas. Cada partícula tiene 24 caras diferentes que presentan átomos en la superficie de manera que los hace más catalíticamente activos que los disponibles comercialmente.
La metodología toma precursores metálicos básicos y, utilizando calor y elementos traza estabilizadores, transforma rápidamente su forma en estructuras que son altamente activas catalíticamente. Los productos comerciales como las pilas de combustible, fuentes importantes de energía limpia, dependen de dichos catalizadores.
El método es general; el estudio muestra que funciona con cinco nanopartículas monometálicas y una biblioteca de nanopartículas bimetálicas, que abarca siete metales diferentes, incluyendo platino, cobalto y níquel.
"Muchos de estos metales preciosos son responsables de catalizar algunas de las transformaciones químicas más importantes utilizadas en las industrias química, de petróleo y de pilas de combustible", dijo Chad A. Mirkin, profesor de química George B. Rathmann en el Colegio Weinberg deArtes y Ciencias, quien dirigió la investigación.
"No solo podemos preparar catalizadores comercialmente deseables, sino que podemos reciclar catalizadores de celdas de combustible usados en las formas más activas. Los catalizadores se degradan lentamente con el tiempo y cambian, por lo que el hecho de que podamos recuperar y reactivar estos catalizadores hechos de materiales caros esextremadamente valioso ", dijo Mirkin.
El estudio, que incluye simulaciones y experimentos, se publicará el 13 de septiembre en la revista ciencia .
Los nuevos catalizadores se denominan catalizadores de nanopartículas facetarias de alto índice, una forma óptima para acelerar las reacciones químicas. El equipo de Mirkin descubrió que sus catalizadores de platino eran 20 veces más rápidos que la forma comercial de bajo índice para la reacción de electrooxidación de ácido fórmico basada en platinocontenido.
"El platino en la forma de faceta de alto índice es diferente y mejor que en otras formas de nanopartículas", dijo Chris Wolverton, coautor del estudio y profesor de Ciencia e Ingeniería de Materiales de Jerome B. Cohen en McCormick de NorthwesternEscuela de Ingeniería.
"Se trata de química", agregó Mirkin, quien también es director del Instituto Internacional de Nanotecnología de Northwestern.
El equipo multidisciplinario de Mirkin también incluye a Vinayak Dravid, el Profesor Abraham Harris de Ciencia e Ingeniería de Materiales, en McCormick.
La catálisis contribuye a más del 35% del producto interno bruto del mundo, según el Consejo Americano de Química. Los nuevos catalizadores pueden fabricarse en masa y sin el uso de ligandos, lo que puede comprometer la actividad catalítica. El proceso que ambos pueden crearLos nuevos catalizadores y los catalizadores reciclados usados son rápidos y escalables.
Mirkin dijo que la tecnología puede no estar muy lejos de ser utilizada comercialmente. "Este tipo de tecnología está lista para ampliarse y utilizarse ampliamente en la comunidad de catálisis", dijo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Original escrito por Megan Fellman. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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