La redispersión oxidativa a temperaturas elevadas se ha utilizado durante mucho tiempo en catálisis heterogénea para la regeneración de catalizadores metálicos sinterizados y la síntesis de catalizadores metálicos de un solo átomo y de grupos. Estos procesos de redispersión requieren un aporte energético considerable. Por lo tanto, la búsqueda de estrategias de redispersión respetuosas con el medio ambiente y que ahorren energía sigue siendo una prioridad urgente.
Un grupo de investigación dirigido por Fu Qiang del Instituto Dalian de Física Química (DICP) de la Academia China de Ciencias (CAS) ha revelado la redispersión oxidativa asistida por agua de partículas de Cu mediante la formación de hidróxido de Cu a temperatura ambiente (RT). El estudio fue publicado en Nature Communications. .
Los investigadores descubrieron que las nanopartículas de Cu se apoyaban en la superficie de γ-Al2 O3 podría redispersarse espontáneamente a temperatura ambiente. Verificaron que la hidroxilación de la superficie de soporte en un ambiente húmedo y la formación de especies de Cu-OH eran los factores clave que impulsaban la redispersión por RT de nanopartículas de Cu en γ-Al2 O3 superficies. El O2 y H2 O condujo a la formación de especies de Cu hidroxilado, acelerando la difusión de átomos de Cu en el γ-Al2 O3 superficie.
Además, la mayoría de las superficies de soporte, como γ-Al2 O3 , SiO2 y CeO2 , podría sufrir hidroxilación en una atmósfera húmeda para formar abundantes grupos OH en la superficie que capturaron especies de Cu migratorias.
Los efectos de "empuje" (migración) y "tracción" (anclaje) del H2 gaseoso O facilitó la transformación estructural de especies de Cu de nanopartículas de Cu a átomos individuales de Cu a temperatura ambiente, mejorando así su actividad catalítica en la reacción de desplazamiento inverso agua-gas (RWGS) y oxidación preferencial de monóxido de carbono (CO-PROX).
Este estudio destacó el importante papel del H2 O en la evolución estructural dinámica de nanocatalizadores metálicos soportados y desarrolló una estrategia simple para la redispersión de catalizadores basados en Cu sinterizados a temperatura ambiente utilizando O2 -H2 Tratamiento O, evitando el consumo energético de los procesos tradicionales de regeneración a alta temperatura.
"El agua existe ampliamente en la catálisis heterogénea, y no se puede ignorar el efecto del agua en la evolución de la estructura dinámica de los nanocatalizadores metálicos soportados. Se debe prestar más atención a la posible redispersión/sinterización del metal en condiciones que contienen agua", dijo el profesor Fu. /P>
Más información: Yamei Fan et al, Redispersión oxidativa asistida por agua de partículas de Cu mediante la formación de hidróxido de Cu a temperatura ambiente, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47397-z
Información de la revista: Comunicaciones sobre la naturaleza
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
