Las proporciones estrictamente definidas de metales en los MOF los convierten en materiales de partida ideales para la creación de nuevos catalizadores.

Calentar estructuras organometálicas bimetálicas (MOF) hasta que su estructura porosa colapsa en nanopartículas puede ser una forma muy eficaz de fabricar catalizadores. KAUST e investigadores españoles han utilizado este enfoque novedoso para el diseño de catalizadores para fabricar un catalizador robusto que convierte el dióxido de carbono (CO ₂ ) en gas monóxido de carbono (CO) con una selectividad sin precedentes.

El beneficio de este método, pionero en KAUST, es que puede generar nanopartículas catalíticas de metales mixtos que han demostrado ser difíciles o imposibles de fabricar por medios convencionales.

Capturando CO ₂ emisiones y conversión catalítica del gas de efecto invernadero en CO, una valiosa materia prima química, es una opción para reducir los gases de efecto invernadero asociados con el cambio climático. Los metales preciosos pueden catalizar esta reacción, pero son costosos y los suministros son limitados, dice Samy Ould-Chikh, ingeniero de investigación en KAUST.

"Los catalizadores de óxido de hierro son una alternativa económica, "Ould-Chikh dice". Sin embargo, en presencia de CO, el hierro está carburizado formando carburo de hierro, lo que conduce a la formación de subproductos y la desactivación del catalizador ".

La adición de titanio a las partículas de catalizador podría estabilizar el óxido de hierro contra la carburación. Incompatibilidades químicas entre precursores de hierro y titanio, sin embargo, había hecho imposible sintetizar nanopartículas incorporando una mezcla homogénea de los dos metales en la proporción necesaria. Para superar esta limitación, el equipo recurrió a los MOF, materiales porosos hechos de iones metálicos conectados entre sí por enlazadores a base de carbono.

"El uso de MOF nos permite controlar perfectamente la relación hierro-titanio en el MOF principal, "dice el ingeniero de investigación Adrián Ramírez Galilea. El calentamiento descompone la parte orgánica del MOF, dejando atrás los dos metales, mezclado homogéneamente en la proporción deseada y en nanopartículas octaédricas ordenadas que reflejan la estructura del MOF original.

Las nanopartículas convirtieron CO ₂ a CO con una selectividad del 100 por ciento, sin signos de desactivación después de varios días de uso. "Nuestros cálculos iniciales sugirieron que las nanopartículas con tales proporciones atómicas deberían poder hacer el trabajo; sin embargo, los resultados superaron con creces nuestras expectativas originales, "Dice Gascón.

Además de continuar explorando las propiedades y la reactividad del nanocatalizador de hierro y titanio, el equipo está examinando otros sistemas de catalizadores metálicos hechos de MOF de la misma manera. "El uso de MOF abre el camino para sintetizar nuevos catalizadores que no fueron posibles de fabricar usando enfoques convencionales, "Dice Ramírez Galilea.

"Estamos buscando diferentes combinaciones de metales para aplicaciones que van desde la catálisis térmica tradicional hasta la catálisis foto y fototérmica, "añade Jorge Gascón, quien dirigió la investigación. "Este documento es solo la punta del iceberg".