Científicos de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) obtuvieron imágenes de los cambios estructurales en los catalizadores de metales nobles durante la oxidación del monóxido de carbono (CO), mostrando que los catalizadores cambian entre estados inactivo y activo dependiendo de la temperatura.

Se han dedicado importantes esfuerzos de investigación al desarrollo de catalizadores con mayor rendimiento, ya que pueden reducir el costo energético de mantener una reacción química. Sin embargo, tales esfuerzos a menudo se ven limitados por la falta de conocimientos detallados sobre los cambios estructurales de los catalizadores durante estas reacciones químicas. Los catalizadores pueden cambiar su estructura según las condiciones de reacción, pero la mayoría de las herramientas analíticas disponibles no pueden capturar estos cambios en entornos operativos realistas.

Un equipo de investigación dirigido por el profesor Utkur MIRSAIDOV del Departamento de Física y el Departamento de Ciencias Biológicas, NUS ha demostrado la obtención de imágenes directas de cambios estructurales en nanopartículas de paladio (Pd) que actúan como catalizadores durante la reacción de oxidación del CO a presiones atmosféricas utilizando microscopía electrónica de transmisión operando (TEM) de última generación. Las observaciones mostraron que dependiendo de la temperatura, los catalizadores tienen dos estructuras distintas. La transformación de una estructura dominada por facetas de bajo índice a una estructura redondeada debido al aumento de temperatura está asociada con una transición de catalizador inactivo a activo. Al reducir la temperatura, se invierte el cambio estructural y las nanopartículas vuelven a su estructura inactiva. Resultados del modelado termodinámico del Dr. Alexander GENEST y su equipo en el Instituto de Computación de Alto Rendimiento, Agencia para la Ciencia, Technology and Research confirmaron sus hallazgos experimentales de que la estructura de baja temperatura contiene sitios menos activos en su superficie y, por lo tanto, es menos activa en comparación con la estructura de alta temperatura.

Dr. See Wee CHEE, el primer autor del artículo de la revista, dijo, "Estas observaciones de transformaciones reversibles en catalizadores tienen implicaciones importantes para la comunidad de catálisis. El enfoque convencional para la caracterización de catalizadores implica eliminar los catalizadores de sus condiciones de trabajo para investigaciones posteriores. Nuestros resultados muestran que la estructura activa del catalizador puede no retenerse durante tal proceso y enfatiza el importante papel operando Los estudios juegan en el diseño y desarrollo de nuevos catalizadores ".

El grupo planea extender estos estudios hacia nanoestructuras y reacciones más complejas que son relevantes para la industria química.