Recientemente, El Dr. Zhou Yan y el Prof. Shen Wenjie del Instituto de Física Química de Dalian (DICP) de la Academia de Ciencias de China y sus colaboradores identificaron la estructura atómica de la interfaz cobre-ceria catalíticamente activa y propusieron un modelo de bicapa de cobre. Sus hallazgos fueron publicados en Catálisis de la naturaleza .

Debido a su abundancia natural, bajo costo, y más importante, sus características electrónicas únicas, Los catalizadores de cobre se han aplicado industrialmente y se han estudiado fundamentalmente para varias reacciones químicas que son íntimamente relevantes para la energía.

Nanopartículas de cobre, disperso sobre ceria, constituyen un sistema catalizador de alta eficiencia para la reacción de desplazamiento de agua-gas a baja temperatura, que genera hidrógeno, y CO / CO ₂ hidrogenación que produce metanol. Los dos procesos son cruciales para utilizar los recursos de carbono.

Se presume que la interfaz cobre-ceria es la responsable del rendimiento catalítico. Sin embargo, identificación directa y descripción cuantitativa de los sitios activos, que interactúan directamente con las moléculas reactivas durante la catálisis, sigue siendo un desafío.

"Nuestras conclusiones se basan en la observación de pequeños grupos de cobre mediante una combinación de microscopía electrónica de transmisión de barrido (STEM) y espectroscopía de pérdida de energía electrónica (EELS), sondear el entorno de unión interfacial mediante espectroscopía infrarroja (IR) in situ, y racionalización mediante cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT), "dijo el profesor Shen.

"Al estudiar la estructura atómica de la interfaz cobre-ceria catalíticamente activa, encontramos que el grupo de cobre consistía en una capa inferior de átomos principalmente de Cu + unidos en las vacantes de oxígeno de ceria, y una capa superior de átomos de Cu0 coordinada con los átomos de Cu + subyacentes, ", Añadió el profesor Shen.

Es más, los científicos encontraron que la reacción de cambio de agua-gas a baja temperatura ocurrió en el perímetro interfacial cobre-ceria a través de un mecanismo de cooperación del sitio, por el cual el sitio de Cu + adsorbe químicamente CO mientras que el sitio de vacante de oxígeno vecino activa disociativamente el agua.