Arriba:Representaciones esquemáticas de la unidad de cara compartida en BaRuO romboédrico 3 y unidad de esquina en RuO tetragonal 2 , SrRuO cúbico 3 , y CARUO ortorrómbico 3 . Abajo:Imagen de microscopio electrónico de barrido (SEM) de BaRuO 3 . Crédito:Keigo Kamata
Los investigadores dirigidos por Keigo Kamata y Michikazu Hara del Instituto de Tecnología de Tokio (Tokyo Tech) han desarrollado un catalizador de perovskita a base de rutenio que muestra una fuerte actividad incluso a bajas temperaturas (hasta 313 K). El catalizador reutilizable no requiere aditivos, lo que significa que puede prevenir la formación de subproductos tóxicos. La oxidación de sulfuros es un proceso de importancia comercial con amplias aplicaciones que van desde la producción de productos químicos hasta la gestión medioambiental.
Los investigadores lograron desarrollar un rutenato de bario (BaRuO 3 ) perovskita:el primer catalizador de este tipo que ha demostrado ser capaz de oxidar de forma selectiva los sulfuros en condiciones suaves, con oxígeno molecular (O 2 ) como único oxidante y sin necesidad de aditivos.
Informar sus hallazgos en Interfaces y materiales aplicados ACS , los investigadores afirman que BaRuO 3 tiene tres ventajas sobre los catalizadores convencionales.
Primeramente, presenta un alto rendimiento incluso a 313 K, una temperatura mucho más baja que el rango de 373 a 423 K informado en sistemas anteriores, incluidos otros catalizadores a base de rutenio y manganeso. En segundo lugar, su alta tasa de transferencia de oxígeno indica que tiene muchos usos potenciales; por ejemplo, es aplicable a la desulfuración oxidativa de dibenzotiofeno, que puede producir un rendimiento del 99 por ciento de sulfona pura. En tercer lugar, el nuevo catalizador es reciclable; el presente estudio mostró que BaRuO 3 podría reutilizarse al menos tres veces sin pérdida de rendimiento.
El logro supera varias limitaciones clásicas, como la necesidad de aditivos, reactivos tóxicos y altas temperaturas de reacción para lograr un buen rendimiento catalítico.
El catalizador tiene una estructura romboédrica (ver Figura 1). Mientras que otros catalizadores a base de rutenio investigados hasta la fecha, como SrRuO 3 , CaRuO 3 y RuO 2 todos pueden describirse como unidades octaédricas que comparten esquinas, BaRuO 3 tiene octaedros que comparten caras. Se cree que esta configuración es una de las principales razones detrás de la mayor capacidad de transferencia de oxígeno del catalizador.
La forma en que BaRuO 3 fue sintetizado, basado en el método sol-gel utilizando ácido málico, también fue importante. Los investigadores dicen:"La actividad catalítica y el área de superficie específica de BaRuO 3 sintetizados por el método asistido por ácido málico fueron más altos que los de BaRuO 3 sintetizado por el método del complejo polimerizado ".
El estudio destaca la importancia de los cambios sutiles en la estructura a nanoescala de los catalizadores de perovskita, y podría proporcionar pistas prometedoras para futuras investigaciones sobre una amplia gama de materiales funcionales basados en perovskita.
