Cientistas da Universidade Nacional de Cingapura (NUS) fotografaram as mudanças estruturais em catalisadores de metais nobres durante a oxidação do monóxido de carbono (CO), mostrando que os catalisadores alternam entre os estados inativo e ativo dependendo da temperatura.

Esforços de pesquisa significativos foram dedicados ao desenvolvimento de catalisadores com maior desempenho, pois podem reduzir o custo energético de manutenção de uma reação química. Contudo, tais esforços são frequentemente limitados pela falta de percepções detalhadas sobre as mudanças estruturais dos catalisadores durante essas reações químicas. Os catalisadores podem mudar sua estrutura de acordo com as condições de reação, mas a maioria das ferramentas analíticas disponíveis não é capaz de capturar essas mudanças em ambientes operacionais realistas.

Uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof Utkur MIRSAIDOV do Departamento de Física e do Departamento de Ciências Biológicas, NUS demonstrou a imagem direta de mudanças estruturais em nanopartículas de paládio (Pd) que agem como catalisadores durante a reação de oxidação de CO em pressões atmosféricas usando microscopia eletrônica de transmissão operando de última geração (TEM). As observações mostraram que, dependendo da temperatura, os catalisadores têm duas estruturas distintas. A transformação de uma estrutura dominada por facetas de baixo índice para uma estrutura arredondada devido ao aumento da temperatura está associada a uma transição de catalisador inativo para ativo. A redução da temperatura reverte a mudança estrutural e as nanopartículas voltam à sua estrutura inativa. Resultados de modelagem termodinâmica do Dr. Alexander GENEST e sua equipe do Institute of High Performance Computing, Agência para a Ciência, Tecnologia e Pesquisa confirmaram suas descobertas experimentais de que a estrutura de baixa temperatura contém menos sítios ativos em sua superfície e, portanto, é menos ativa quando comparada à estrutura de alta temperatura.

Dr. See Wee CHEE, o primeiro autor do artigo do jornal, disse, "Essas observações de transformações reversíveis em catalisadores têm implicações importantes para a comunidade da catálise. A abordagem convencional para a caracterização do catalisador envolve a remoção dos catalisadores de suas condições de trabalho para investigações subsequentes. Nossos resultados mostram que a estrutura ativa do catalisador pode não ser retida durante tal processo e enfatiza o importante papel operando estudos desempenham na concepção e desenvolvimento de novos catalisadores. "

O grupo está planejando estender esses estudos para nanoestruturas e reações mais complexas que são relevantes para a indústria química.