Las microestructuras de [email protected]. Crédito:ZHU, et. Alabama
La oxidación catalítica a temperatura ambiente es un método eficaz para convertir formaldehído (HCHO) en CO inofensivo 2 mediante el uso de especies reactivas de oxígeno (ROS) en la superficie de nanocatalizadores de metales nobles.
Sin embargo, el alto costo de los metales nobles impide la aplicación a gran escala para la purificación de HCHO en interiores. Además, la conversión catalítica a temperatura ambiente de HCHO sobre óxidos de metales de transición convencionales está restringida por su capacidad limitada para generar ROS.
Un estudio dirigido por el profesor Huang Yu del Instituto de Medio Ambiente de la Tierra de la Academia de Ciencias de China proporcionó nuevos conocimientos sobre la purificación de HCHO en interiores utilizando nanocatalizadores de metales de transición con una eficiencia similar a los metales nobles.
Los investigadores han informado previamente de las nanopartículas de Co encapsuladas en carbono dopado con nitrógeno con un 85% de eficiencia de eliminación de HCHO a temperatura ambiente. Sin embargo, el efecto de tamaño de la partícula de Co sobre la oxidación de HCHO, y la interacción entre el núcleo de Co y la capa de carbono, y su promoción a NO 2 la adsorción y la activación siguen sin estar claras.
En este estudio, prepararon una serie de nanocatalizadores metálicos de Co (Co @ NC-x) recubiertos de carbono dopado con N para explorar el efecto del tamaño de partícula de Co en la oxidación del HCHO.
Las nanopartículas de Co de pequeño tamaño y altamente dispersas se formaron en [email protected], que exhibió una eficiencia de eliminación de HCHO superior al 90% y poseía la actividad catalítica específica más alta, lo que implica la importancia vital del tamaño de partícula de Co confinada en carbono por su reactividad.
El tamaño de partícula óptimo de Co impartió la transferencia efectiva de electrones desde el núcleo metálico a la superficie exterior del carbono, y, por tanto, conduce a la activación mejorada del oxígeno. Los cálculos de la teoría funcional de la densidad demostraron una transferencia de carga evidente que se produce desde el núcleo metálico de Co a la capa de carbono.
Es más, la longitud del enlace O-O se alargó. Estos resultados revelaron que la estructura especial Co @ NC podría suministrar una superficie de carbono rica en electrones, facilitar NO 2 activación y conversión de HCHO.
El tamaño optimizado de las nanopartículas de Co y la estructura especial metal @ NC permitieron la utilización óptima de las especies activas y la activación eficaz del oxígeno.
