Modelos de catalizador en tándem. (A) Tres modelos de catalizador en tándem que comprenden un microporoso En 2 O 3 selectivo H 2 catalizador de combustión (verde) y un Pt / Al 2 O 3 catalizador de deshidrogenación de propano (nanopartículas de Pt rojo, azul Al 2 O 3 partícula). Catalizador en tándem modelo 3, (Pt / Al 2 O 3 ) @ 35cIn2O3 (35 ciclos de In 2 O 3 declaración), posee un ~ 2-nm en 2 O 3 sobrecapa y nanopartículas de Pt de 2,0 a 2,3 nm y es el de mejor rendimiento. (B) Esquema de reacción tándem PDH-SHC para (Pt / Al 2 O 3 ) @ 35cIn 2 O 3 . PDH ocurre en Pt, y SHC consume H sobre el In 2 O 3 recubrimiento para impulsar la reacción hacia un alto rendimiento de propileno. O 2 reacciona rápidamente con el In resultante 2 O 3-x , minimizando la combustión no deseada en Pt. El recubrimiento también estabiliza las nanopartículas de Pt contra la agregación durante la reacción. Crédito: Ciencias (2021). DOI:10.1126 / science.abd4441
Un equipo de investigadores de la Universidad Northwestern ha desarrollado un catalizador en tándem a nanoescala para obtener más propileno del propano durante la deshidrogenación. En su artículo publicado en la revista Ciencias , el grupo describe su método y las mejoras que encontraron en su uso. Chunlei Pei y Jinlong Gong de la Universidad de Tianjin han publicado un artículo de Perspectivas en el mismo número de la revista que describe los beneficios de la catálisis en tándem y el trabajo realizado por el equipo en Illinois.
Las empresas que utilizan la química para crear productos han descubierto a lo largo de los años que reducir la cantidad de pasos necesarios para fabricar sus productos a menudo resulta en ahorros de dinero. Esto ha llevado a los químicos a investigar la posibilidad de integrar múltiples pasos en reacciones únicas; tales reacciones en tándem involucran acciones secuenciales para lograr los resultados deseados. En este nuevo esfuerzo, los investigadores han desarrollado una reacción en tándem para reducir el número de pasos necesarios para producir propileno durante la deshidrogenación del propano, y al hacerlo, han aumentado el rendimiento. El propileno es un hidrocarburo gaseoso que se utiliza para fabricar varios tipos de polímeros.
El trabajo implicó el desarrollo de un catalizador a nanoescala que usaba una capa superior para permitir una mayor oxidación superficial de los átomos de hidrógeno; las capas superiores tenían aproximadamente 2 nanómetros de espesor. Para crear los abrigos, los investigadores utilizaron la deposición de la capa atómica como un medio para cultivar óxido de indio sobre Pt / Al 2 O 3 —Un catalizador de deshidrogenación de propano conocido. Esto provocó un acoplamiento de dominios a través de la transferencia de átomos de hidrógeno en la superficie, lo que resultó en la deshidrogenación del propano a propileno por el platino y un aumento de la combustión del hidrógeno del óxido de indio. Los investigadores señalan que la oxidación mejoró debido a que los poros que se desarrollaron en el recubrimiento permitieron una mayor exposición de las nanopartículas de platino; los átomos de hidrógeno en la superficie se oxidaron mejor en la interfase platino-óxido de indio. Los investigadores encontraron que el uso de su catalizador en tándem resultó en una selectividad de propileno del 75% y una conversión de propano del 40%. aumentando los rendimientos en aproximadamente un 30%. Pei y Gong sugieren que los resultados deberían inspirar más trabajo tanto en la industria como en la academia porque probablemente podría usarse en muchas otras aplicaciones.
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