Los científicos del Instituto de Tecnología de Tokio han demostrado que las partículas de óxido de cobre en la nanoescala son catalizadores más potentes que los de la nanoescala. Estas subnanopartículas también pueden catalizar las reacciones de oxidación de los hidrocarburos aromáticos con mucha más eficacia que los catalizadores utilizados actualmente en la industria.Este estudio allana el camino para una mejor y más eficiente utilización de hidrocarburos aromáticos, que son materiales importantes tanto para la investigación como para la industria.
La oxidación selectiva de hidrocarburos es importante en muchas reacciones químicas y procesos industriales, y como tal, los científicos han estado buscando formas más eficientes de llevar a cabo esta oxidación. Óxido de cobre CunO x se ha encontrado que las nanopartículas son útiles como catalizador para procesar hidrocarburos aromáticos, pero la búsqueda de compuestos aún más efectivos ha continuado.
En el pasado reciente, los científicos aplicaron catalizadores a base de metales nobles que comprenden partículas en el nivel sub-nano. En este nivel, las partículas miden menos de un nanómetro y cuando se colocan en sustratos apropiados, pueden ofrecer áreas de superficie aún más altas que las nanopartículascatalizadores para promover la reactividad.
En esta tendencia, un equipo de científicos, incluidos el Prof. Kimihisa Yamamoto y el Dr. Makoto Tanabe del Instituto de Tecnología de Tokio Tokyo Tech investigaron las reacciones químicas catalizadas por CunO x subnanopartículas SNP para evaluar su desempeño en la oxidación de hidrocarburos aromáticos. CunO x SNPs de tres tamaños específicos con 12, 28 y 60 átomos de cobre se produjeron dentro de marcos de árboles llamados dendrímeros. Apoyados en un sustrato de circonia, se aplicaron a la oxidación aeróbica de un compuesto orgánico con un anillo de benceno aromático.
se utilizaron espectroscopía de fotoelectrones de rayos X XPS y espectroscopía de infrarrojos IR para analizar las estructuras de los SNP sintetizados, y los resultados fueron respaldados por los cálculos de la teoría de funcionalidad de densidad DFT.
El análisis XPS y los cálculos DFT revelaron una mayor ionicidad de los enlaces cobre-oxígeno Cu-O a medida que disminuyó el tamaño de SNP. Esta polarización de enlace fue mayor que la observada en los enlaces Cu-O a granel, y la mayor polarización fue la causa dela actividad catalítica mejorada de CunO x SNPs
Tanabe y los miembros del equipo observaron que el CunO x Los SNP aceleraron la oxidación de los grupos CH3 unidos al anillo aromático, lo que condujo a la formación de productos. Cuando el CunO x no se utilizó el catalizador SNP, no se formaron productos. El catalizador con el CunO más pequeño x Los SNP, Cu12Ox, tuvieron el mejor rendimiento catalítico y demostraron ser los más duraderos.
Como explica Tanabe, "la mejora de la ionicidad de los enlaces Cu-O con la disminución del tamaño del CunO x Los SNP permiten su mejor actividad catalítica para oxidaciones de hidrocarburos aromáticos ".
Su investigación respalda la afirmación de que existe un gran potencial para usar SNP de óxido de cobre como catalizadores en aplicaciones industriales ". El rendimiento catalítico y el mecanismo de estos CunO sintetizados de tamaño controlado x los SNP serían mejores que los de los catalizadores de metales nobles, que se usan más comúnmente en la industria en la actualidad ", dice Yamamoto, aludiendo a lo que CunO x Los SNP pueden lograr en el futuro.
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Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Tokio . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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