En el mundo de la ciencia y la tecnología catalítica, la búsqueda de catalizadores siempre es económica, altamente activa y respetuosa con el medio ambiente.
Los esfuerzos recientes se han centrado en combinar dos metales, a menudo en una estructura donde un núcleo de un metal está rodeado por una capa de un átomo de un segundo.
Las propiedades y el rendimiento de estos denominados catalizadores bimetálicos núcleo-cubierta pueden ser superiores a los de cualquiera de los metales constituyentes, pero determinar cómo aprovechar esta sinergia puede ser un desafío.
Dion Vlachos, que dirige el Centro de Catálisis para la Innovación Energética de la Universidad de Delaware, utiliza técnicas computacionales para predecir cómo se comportarán estos materiales a nanoescala, y recientemente hizo un descubrimiento sorprendente sobre la estructura de los catalizadores bimetálicos.
"Pensamos que la carcasa tenía que formar un círculo concéntrico perfecto alrededor del núcleo", dice. "Pero resulta que la aparente imperfección de una superficie parcheada en realidad ofrece un mejor rendimiento y facilidad de síntesis".
Los resultados del trabajo, que se realizó con el investigador postdoctoral Wei Guo, están documentados en un documento, "Las superficies bimetálicas parcheadas son catalizadores activos para la descomposición de amoníaco", publicado en Comunicaciones de la naturaleza el 7 de octubre
Vlachos y Guo realizaron simulaciones a gran escala de la descomposición de amoníaco NH3 en varios catalizadores de níquel-platino y descubrieron que los parches del "metal invitado", en este caso, el níquel, fueron muy efectivos para crear y mantenersitios duales activos.
"Lo que tenemos es actividad bifuncional, donde las 'terrazas' planas de níquel catalizan la ruptura de enlaces nitrógeno-hidrógeno, y los 'bordes' de níquel impulsan el emparejamiento de átomos de nitrógeno", dice Vlachos, quien también es profesora de Elizabeth Inez KelleyIngeniería Química y Biomolecular.
Explica que la descomposición del amoníaco a menudo se usa como una reacción representativa para predecir nuevos materiales catalíticos y comprender por qué algunas reacciones son sensibles en la estructura de un material en particular.
Otras ventajas de estudiar esta reacción incluyen la necesidad de encontrar catalizadores que consuman menos energía para descomponer el amoníaco, que es el químico principal en la mayoría de los fertilizantes, así como la capacidad del amoníaco para servir como un portador de energía libre de carbono para las celdas de combustible.
El trabajo futuro investigará la viabilidad de superficies parcheadas para catalizadores bimetálicos adicionales y otras reacciones, y Vlachos es optimista sobre el potencial del enfoque.
"Lo que pensamos que era un catalizador 'defectuoso' era en realidad de dos a tres órdenes de magnitud mejor que el llamado 'catalizador perfecto'", dice. "Este hallazgo abre nuevos horizontes amplios para el diseño de materiales".
"Determinar que la estructura parcheada ofrece sitios activos duales significa que podemos 'sintonizar' los catalizadores con varias químicas y metales", agrega. "Además, con solo parches del metal huésped, en lugar de la cobertura total del núcleo,puede usar menos material, lo que podría traducirse en un costo reducido "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Delaware . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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