Un equipo de investigación de la Universidad Northwestern 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 hacen más catalíticamente activos que los disponibles comercialmente.

La metodología toma precursores básicos de metales, y, utilizando calor y oligoelementos estabilizadores, transforma rápidamente su forma en estructuras altamente activas catalíticamente. Los productos comerciales como las pilas de combustible, importantes fuentes de energía limpia, dependen de estos 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 la industria química, industrias de petróleo y pilas de combustible, "dijo Chad A. Mirkin, el Profesor George B. Rathmann de Química en la Facultad de Artes y Ciencias de Weinberg, quien dirigió la investigación.

"No solo podemos preparar catalizadores comercialmente deseables, pero podemos reciclar los catalizadores de pilas 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 costosos es extremadamente valioso, "Dijo Mirkin.

El estudio, que incluye tanto simulaciones como experimentos, se publicará el 13 de septiembre en la revista Ciencias .

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 del ácido fórmico (según el contenido de platino).

"El platino en la forma de facetas de índice alto es diferente y mejor que en otras formas de nanopartículas, "dijo Chris Wolverton, coautor del estudio y profesor Jerome B. Cohen de Ciencia e Ingeniería de Materiales en la Escuela de Ingeniería McCormick de Northwestern.

"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 mundial, según el American Chemistry Council. Los nuevos catalizadores se pueden fabricar en masa y sin el uso de ligandos, que puede comprometer la actividad catalítica. El proceso que puede crear nuevos catalizadores y reciclar catalizadores gastados es rápido y escalable.

Mirkin dijo que es posible que la tecnología no esté muy lejos de ser utilizada comercialmente. "Este tipo de tecnología está lista para ampliarse y utilizarse ampliamente en la comunidad de catálisis, " él dijo.

los Ciencias el artículo se titula "Regulación de la forma de nanopartículas de facetas de alto índice mediante la desarticulación". El primer autor es Liliang Huang, estudiante de posgrado en el laboratorio de Mirkin.