Científicos del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE), en colaboración con el Laboratorio Ames del DOE, han informado de un mecanismo de reacción importante e inesperado, llamado "comportamiento redox", en la superficie de los materiales de soporte del catalizador que tienen aplicación en la industria química.

La mayoría de los catalizadores industriales están anclados a soportes de óxidos metálicos como la sílice, alúmina o zirconia. Recientemente, Los óxidos de metales sulfatados han surgido como un material de soporte prometedor para complejos catalíticos metálicos ("organometálicos") que contienen carbono. También son materiales catalíticos prometedores por derecho propio, con aplicación a procesos químicos en la industria petroquímica.

Usando una combinación de cálculos teóricos y mediciones con técnicas analíticas avanzadas, El equipo de investigación investigó las interacciones entre un catalizador de iridio organometálico y los materiales de soporte compuestos de alúmina sulfatada y zirconia sulfatada. Estas interacciones tuvieron lugar durante una reacción catalítica promovida por las especies de organoiridio con los materiales de soporte.

Gracias a investigaciones previas, Los científicos conocían una vía de catálisis que implica la donación de protones de los óxidos metálicos sulfatados. El equipo de investigación descubrió una segunda vía, una reacción redox que implica la aceptación de electrones del complejo organometálico en la superficie del óxido metálico sulfatado. También descubrieron que algunos sitios en la superficie del óxido de metal sulfatado que habían sido donadores de protones podrían transformarse en sitios receptores de electrones. cambiando así el comportamiento químico del catalizador organometálico.

El químico de Argonne Max Delferro, un autor del estudio, comentó que "en este mecanismo redox, nuestro material toma su rutina química habitual y le da la vuelta, en lugar de ceder un protón, gana un electrón ".

La aparición del isótopo de hidrógeno deuterio en el complejo organometálico señaló la aparición de una reacción redox que no se había informado previamente. Además, Los investigadores encontraron que tanto la hidratación de la superficie como la carga de sulfato en el material de soporte juegan un papel clave en el proceso redox.

Según Delferro, la investigación proporciona conocimientos a la comunidad de catálisis sobre el potencial de mecanismos similares para formar una parte importante de las relaciones catalíticas, incluidos aquellos en los que las superficies de soporte actúan como su propio catalizador. "Esta observación proporciona una prueba de principio de que está ocurriendo un conjunto importante de reacciones y no debe ignorarse, "dijo el investigador postdoctoral de Argonne, David Kaphan, otro autor del estudio.

El estudio, titulado "Evidencia de los mecanismos redox en la quimisorción organometálica y la reactividad en óxidos metálicos sulfatados, "apareció en la edición en línea del 9 de abril de la Revista de la Sociedad Química Estadounidense .