Agregar plomo y calcio a un catalizador industrial mejora drásticamente su capacidad para soportar la producción de propileno a temperaturas muy altas. haciéndolo estable y activo durante un mes.

Los científicos de la Universidad de Hokkaido han diseñado un catalizador para la producción de propileno que es altamente estable incluso a 600 grados C. Informaron su concepto de diseño y sus hallazgos en la revista. Edición internacional Angewandte Chemie .

El propileno es una materia prima y un componente básico muy deseado para una gran variedad de productos, incluso en textiles, plásticos y electrónica. Originalmente, se produjo como un subproducto de la descomposición de hidrocarburos saturados en un proceso llamado vapor craqueo. Sin embargo, este proceso ya no proporciona las cantidades que necesita la industria.

Más recientemente, la industria ha estado produciendo propileno a partir del gas de esquisto. El gas de esquisto contiene una gran cantidad de metano, y cantidades más pequeñas de etano y propano. El propileno se puede producir a partir del propano mediante la eliminación de dos átomos de hidrógeno a través de un proceso llamado deshidrogenación de propano. Este proceso requiere temperaturas muy altas, alrededor de 600 grados C. El platino se usa ampliamente como catalizador en la deshidrogenación del propano, ya que es muy bueno para separar átomos de hidrógeno del carbono. Pero se desactiva rápidamente por reacciones secundarias que ocurren a altas temperaturas.

El profesor asociado Shinya Furukawa dirigió un equipo de científicos en el Instituto de Catálisis de la Universidad de Hokkaido para mejorar los catalizadores de platino disponibles actualmente. Específicamente, trabajaron con un catalizador de platino que está aleado con galio, uno de varios metales inactivos que pueden ayudar a reducir las reacciones secundarias no deseadas que desactivan el catalizador a altas temperaturas al separar los átomos de platino entre sí. Sin embargo, la separación del galio de los átomos de platino no está completa.

Furukawa y sus colegas agregaron átomos de plomo a nanopartículas de platino-galio colocadas sobre una base de óxido de silicio. Los átomos de plomo se adhieren a la superficie de las nanopartículas donde se encuentran tres átomos de platino juntos. Esto bloquea las reacciones secundarias que ocurren en los sitios de los átomos de platino agregados, dejando átomos individuales para hacer el trabajo de deshidrogenación.

El equipo mejoró aún más el catalizador al depositar iones de calcio en su base de óxido de silicio. Los iones de calcio donan electrones a las nanopartículas de platino-galio, mejorando su estabilidad.

"Nuestro catalizador de platino-galio 'doblemente decorado' tuvo una estabilidad significativamente superior de un mes a 600 grados C, en comparación con otros catalizadores de deshidrogenación de propano informados, que se desactivan en varios días, "dice Furukawa.

Los investigadores probaron aditivos y bases distintos de los iones de calcio y el óxido de silicio, respectivamente. pero ninguno tenía la capacidad catalítica y la estabilidad superiores del catalizador de galio platino doblemente decorado.

"Nuestro concepto de diseño de catalizadores allana el camino para mejorar el rendimiento catalítico de los intermetálicos en la deshidrogenación de hidrocarburos saturados, "dice Furukawa.