Los hallazgos de esta investigación se publicaron en la edición de febrero de 2021 de Catálisis ACS y aparece en la portada de la edición impresa. Crédito:UNIST
Un estudio reciente ha revelado la razón detrás del rendimiento catalítico excepcional de los catalizadores mixtos a base de metales no nobles. Esto se debe a una nueva estrategia sintética para la producción de catalizadores en forma de cubo que podría simplificar aún más la estructura de los catalizadores complejos.
Este avance ha sido dirigido por el profesor Kwangjin An y su equipo de investigación en la Escuela de Energía e Ingeniería Química de UNIST. en colaboración con el profesor Taeghwan Hyeon y su equipo de investigación de la Universidad Nacional de Seúl. En su estudio, los investigadores encontraron un nuevo principio que la transferencia de carga activa, que aparece en la interfaz creada entre los dos tipos de metales no nobles, podría mejorar el rendimiento catalítico de los catalizadores de óxidos complejos. El equipo de investigación espera que sus hallazgos contribuyan al desarrollo de catalizadores que puedan convertir el metano de manera eficiente en combustibles y productos químicos de alto valor agregado.
Se sabe que la interfaz creada entre un metal activo y un soporte de óxido afecta el rendimiento catalítico debido al proceso de transferencia de carga. Sin embargo, debido a sus complejas estructuras de interfaz y desafíos sintéticos, Las interfaces óxido-óxido producidas por catalizadores de óxido de espinela soportados han sido menos estudiadas.
En este trabajo, el equipo de investigación propuso una estrategia sintética para el óxido de espinela heteroestructurado (Co 3 O 4 , Minnesota 3 O 4 , y Fe 3 O 4 ) nanocubos (NC) con un CeO controlado 2 capa que permitió la investigación del papel de la interfaz en la oxidación catalítica de CO y H 2 . Desarrollaron un proceso de deposición selectiva para producir CeO 2 -CN de espinela depositada con 1, 3, y 6 facetas de CeO 2 (MCe-1F, MCe-3F, y MCe-6F NC para óxido de espinela).
Síntesis y caracterización de las NC Co3O4-CeO2. (Arriba) Ilustración esquemática de la preparación de NC de óxido de espinela depositado con CeO2 con una capa controlada de CeO2. (Abajo) Imágenes HAADF-STEM y mapeos EDS de NC de Co3O4 con 1, 3, y 6 facetas cubiertas por CeO2. Crédito:UNIST
Según el equipo de investigación, CEO 2 -Co depositado 3 O 4 Los NC exhibieron una tasa de oxidación de CO 12 veces mayor que el Co prístino 3 O 4 NC. Es más, varios en el lugar técnicas de caracterización, reveló que el ceO depositado 2 previene la reducción de Co 3 O 4 suministrando oxígeno. También encontraron que la interfaz maximizada resultante de Co 3 O 4 NC con tres facetas cubiertas por CeO 2 Las capas exhiben la tasa de oxidación de CO más alta incluso en condiciones de deficiencia de O2, que resultó de la variación versátil en el estado de oxidación.
"Este estudio proporciona una comprensión integral del mecanismo Mars-van Krevelen (MvK), ocurriendo en la nanoescala en el Co 3 O 4 -CEO 2 interfaces, "señaló el equipo de investigación." Se observa la misma tendencia de actividad y flujo de electrones calientes para H 2 reacciones de oxidación utilizando nanodiodos catalíticos, demostrando así que el origen de la mejora de la actividad es la transferencia de carga en la interfaz ".
