Os veículos a diesel hoje emitem menos poluentes do que os veículos mais antigos, graças a um conversor catalítico zeólito que foi inventado há cerca de 10 anos. Embora muitos grupos tenham investigado esse catalisador desde então, ainda não estava claro por que é tão mais eficaz. Ao observar o interior do catalisador em três dimensões em nível de nanoescala, pesquisadores da Utrecht University e do Oak Ridge National Laboratory (ORNL) nos Estados Unidos agora encontraram a explicação. Depois de simular 217, 000 km de desgaste, eles compararam uma versão "nova" e uma "velha" do catalisador em detalhes. Isso revelou que o catalisador atual retém muito mais de sua estrutura 'mais jovem' do que os catalisadores diesel usados ​​anteriormente. Os pesquisadores também descobriram as razões subjacentes de que este catalisador é muito mais estável ao longo de sua vida útil, e experimenta apenas danos mínimos em comparação com os catalisadores usados ​​anteriormente. Os resultados são publicados hoje em Nature Communications .

Os conversores catalíticos a diesel são expostos a mudanças frequentes de temperatura, vapor extremamente quente e poluentes, mas devem permanecer estáveis ​​por toda a vida útil do veículo. Essa estabilidade se deve em parte à complexidade do catalisador. "À primeira vista, zeólitas podem parecer fáceis de entender, mas quanto mais você os estuda, mais fascinado você fica por sua complexidade, "diz Joel Schmidt (Universidade de Utrecht), o autor principal da publicação. "Essa complexidade é o que torna os conversores catalíticos zeólitos tão eficazes, mas também os torna excepcionalmente difíceis de entender. "

Schmidt e seus colegas analisaram a complexidade do catalisador zeólita usando um método de caracterização exclusivo e poderoso chamado tomografia de sonda atômica. Eles poderiam visualizar todos os elementos químicos relevantes do catalisador em 3-D com resolução em nanoescala, antes e depois de um 217, Procedimento de envelhecimento simulado de 000 km.

Os pesquisadores descobriram que após esse processo de envelhecimento, o catalisador atual retém muito mais de sua estrutura 'mais jovem' do que os catalisadores diesel usados ​​anteriormente. Eles também descobriram que isso acontecia porque suas propriedades estruturais impediam a formação de uma fase desativadora de óxido de aluminato de cobre. Assim, a distribuição ideal em nanoescala de elementos dentro do catalisador responsável pelo processo de combustão limpa permanece intacta.

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"Com a nossa abordagem, fomos capazes de adicionar outra peça ao quebra-cabeça de como projetar catalisadores que funcionam tão bem no final da vida útil de um veículo quanto no dia em que saíram da fábrica, "diz o professor Bert Weckhuysen, co-autor da publicação. "Como os catalisadores de zeólita também são amplamente usados ​​na indústria química, uma visão sobre a migração de elementos químicos em condições de operação catalítica é uma contribuição muito relevante para concretizar processos mais sustentáveis. "