Pepita de platino nativa, localidad de la mina Kondyor, Krai de Khabarovsk, Rusia. Crédito:Wikipedia.
Los catalizadores de platino altamente dispersos brindan nuevas posibilidades para los procesos industriales, como la combustión sin llama de metano, propano, o monóxido de carbono, que tiene menos emisiones y es más eficiente en el uso de recursos y consistente que la combustión convencional. En el diario Angewandte Chemie , un equipo de investigadores informa sobre qué especies de platino están activas en oxidaciones a alta temperatura y qué cambios pueden sufrir en el curso del proceso, requisitos previos importantes para la optimización de los catalizadores.
Los átomos y grupos de metales individuales que constan de solo unos pocos átomos de metales tienen propiedades catalíticas interesantes determinadas por la naturaleza exacta de las especies de metales activos. Generalmente, estos están muy dispersos y depositados sobre un soporte como la zeolita, que es una estructura de armazón de silicato poroso que también juega un papel en las características de un catalizador. Incluso el cambio más pequeño en los centros activos puede reducir drásticamente la eficiencia de un catalizador. Por ejemplo, Los metales nobles como el platino tienden a desactivarse permanentemente mediante la sinterización en condiciones difíciles.
Es difícil determinar qué especies de platino específicas desempeñan un papel en las oxidaciones a alta temperatura, sin embargo, porque un número significativo de tales especies no puede obtenerse fácilmente sin la participación de su soporte en la catálisis. Un equipo liderado por Pedro Serna (ExxonMobil Research and Engineering Co., New Jersey, NOSOTROS.), así como Manuel Moliner y Avelino Corma (Universitat Politècnica de València, España) investigó el comportamiento de átomos de platino individuales y pequeños racimos de platino en zeolitas especiales de CHA, que son soportes no reducibles que pueden estabilizar muy bien estas especies.
Su primer experimento fue una investigación de dividir O ( 2 ) utilizando dos tipos diferentes de moléculas de oxígeno isotópicamente puro, ( dieciséis ) O ( 2 ) y ( 18 ) O ( 2 ). Cuanto más activo sea el catalizador, el más mezclado dieciséis ) O ( 18 ) Las moléculas de O se forman tras la recombinación de los átomos disociados. Se demostró que los grupos de platino de menos de un nanómetro son significativamente más activos que los átomos individuales o los grupos más grandes. Sin embargo, a temperaturas moderadas (200 ° C), los pequeños grupos se deshacen con el tiempo en átomos de platino individuales y termina la actividad catalítica para dividir el oxígeno.
A diferencia de, el equipo descubrió que para la oxidación de alcanos, como el metano, a temperaturas más altas, la combustión catalítica se llevó a cabo mediante átomos de platino individuales. Estos se forman in situ en la corriente de oxígeno de los grupos iniciales, como se demostró mediante espectroscopía de absorción de rayos X y microscopía electrónica. El paso crítico en estas oxidaciones no es la división de O ( 2 ) pero la ruptura de los enlaces C-H, que es menos sensible a los cambios en la estructura del sitio activo.
Para la oxidación del CO, la catálisis está dominada por racimos de platino. Los átomos de platino individuales no se pueden estabilizar en la corriente de CO, y por lo tanto, no juegan ningún papel. En comparación con los soportes de óxido de aluminio, la zeolita CHA proporcionó mayor actividad y mayor estabilidad de los racimos de platino en presencia de CO.
La alta estabilidad de los átomos de platino individuales para la combustión del metano y de los pequeños grupos de platino para la oxidación del CO. que se retiene después de la regeneración o el tratamiento con vapor caliente, abre nuevas posibilidades para los sistemas hechos de platino y zeolitas de silicato como catalizadores heterogéneos eficientes y robustos para una variedad de escenarios de oxidación a alta temperatura.
