Esquema compuesto de nanopartículas de oro y platino. Crédito:Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST)
El peróxido de hidrógeno diluido en agua se utiliza como desinfectante para tratar heridas. Es ampliamente utilizado en la industria como agente oxidante ecológico para eliminar impurezas de semiconductores. para el tratamiento de residuos, y otras aplicaciones. En la actualidad, se produce principalmente por la hidrogenación y oxidación secuenciales de antraquinona (AQ). Sin embargo, este proceso no solo consume mucha energía y requiere instalaciones a gran escala, pero AQ también es tóxico.
Como alternativa al proceso AQ, Los investigadores han propuesto la síntesis directa de peróxido de hidrógeno a partir de hidrógeno (H 2 ) y oxígeno (O 2 ) utilizando un catalizador de paladio (Pd). Sin embargo, la comercialización de la tecnología ha sido un desafío porque la cantidad de agua (H 2 O) formado es mayor que el peróxido de hidrógeno (H 2 O 2 ) durante el proceso.
En el Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST), un equipo de investigación conjunto del Dr. Sang Soo Han y el Dr. Donghun Kim (Centro de Investigación en Ciencias Computacionales), Dr. Seung Yong Lee (Centro de Investigación de Arquitectura de Materiales), y el profesor Kwan-Young Lee de la Universidad de Corea (Universidad de Corea, El presidente Jin Taek Chung) han desarrollado un catalizador de aleación de platino-oro para la producción de peróxido de hidrógeno basado en una simulación por computadora. La selectividad del peróxido de hidrógeno se puede aumentar al 95% usando este catalizador, en comparación con solo el 30-40% para un catalizador de paladio, lo que indica que el peróxido de hidrógeno resulta del catalizador de Pt-Au con solo una pequeña cantidad de agua.
Aunque es difícil mezclar homogéneamente Pt y Au para desarrollar un catalizador aleado debido a la inmiscibilidad intrínseca de los metales, Los investigadores sintetizaron con éxito nanopartículas en forma de aleaciones reduciendo a la fuerza los precursores de Pt y Au. También, usando este método, el contenido de cada partícula de metal podría controlarse ajustando la cantidad de precursores de Pt y Au.
El peróxido de hidrógeno se puede producir en cualquier lugar sin un gran equipo simplemente inyectando gas hidrógeno y gas oxígeno en una solución acuosa usando el nuevo catalizador. A diferencia del catalizador de Pd, el catalizador de Pt-Au puede producir peróxido de hidrógeno hasta un 95% incluso a temperatura ambiente (10 grados C) y presión atmosférica (1 atm). Además, una reacción catalítica se puede mantener durante más de ocho horas debido a la estabilidad estructural del catalizador.
Los investigadores establecieron claramente la estructura cristalina de las nanopartículas de aleación de Pt-Au mediante la realización de simulaciones por computadora adicionales, que es difícil de resolver utilizando técnicas generales de análisis de materiales. Sang Soo Han, jefe del Centro en KIST, dijo, "Es importante que los catalizadores desarrollados proporcionen una opción de producción de peróxido de hidrógeno ecológica que se pueda aplicar sin ninguna limitación en los sitios de fabricación. Por lo tanto, la comercialización para la síntesis directa de peróxido de hidrógeno se aceleraría enormemente superando la limitación de los catalizadores de Pd con baja selectividad. El tiempo y el costo para el desarrollo de nuevos catalizadores. explorado principalmente a través de prueba y error, podría reducirse considerablemente mediante simulaciones por ordenador ".
