Los catalizadores heterogéneos son materiales que facilitan las reacciones químicas al proporcionar una superficie para que los reactivos se adsorban y reaccionen. El tamaño y la forma de las partículas del catalizador desempeñan un papel crucial en su actividad y selectividad, pero los mecanismos subyacentes detrás de estos efectos no se han comprendido completamente.
En este estudio, los investigadores utilizaron una combinación de técnicas experimentales y teóricas para investigar las relaciones estructura-propiedad-rendimiento de catalizadores heterogéneos. Sintetizaron una serie de nanopartículas de paladio de diferentes tamaños y estudiaron su actividad catalítica para la hidrogenación de etileno, una reacción importante en la producción de combustibles y productos químicos.
Los resultados revelaron que la actividad de las nanopartículas de paladio aumentaba al disminuir el tamaño de las partículas. Esta tendencia se atribuyó a la mayor superficie de las partículas más pequeñas, que proporcionaban sitios más activos para la reacción. Sin embargo, los investigadores también descubrieron que las propiedades electrónicas de las nanopartículas cambiaban al disminuir el tamaño de las partículas, lo que afectaba la selectividad de la reacción.
Específicamente, los investigadores observaron una disminución en el centro de la banda D de las nanopartículas de paladio al disminuir el tamaño de las partículas. Este cambio en la estructura electrónica dio como resultado un cambio en la selectividad de la reacción del producto deseado, etano, al producto no deseado, metano.
Los hallazgos de este estudio proporcionan una comprensión más profunda de la relación entre el tamaño, la actividad y las propiedades electrónicas de catalizadores heterogéneos. Este conocimiento se puede utilizar para guiar el diseño racional de catalizadores más eficientes y selectivos para una amplia gama de procesos industriales.
Además de los conocimientos fundamentales obtenidos de este estudio, los investigadores también demostraron las implicaciones prácticas de sus hallazgos al diseñar un nuevo catalizador de paladio con actividad y selectividad mejoradas para la hidrogenación de etileno. Este catalizador podría usarse potencialmente para mejorar la eficiencia y reducir el costo de producción de combustibles y productos químicos.
En general, este estudio representa un avance significativo en el campo de la catálisis y abre nuevas vías para el desarrollo de procesos catalíticos más sostenibles y eficientes.
