Estrutura atômica da interface cobre-céria. Crédito:DICP
Recentemente, O Dr. Zhou Yan e o Prof. Shen Wenjie do Instituto de Física Química de Dalian (DICP) da Academia Chinesa de Ciências e seus colaboradores identificaram a estrutura atômica da interface cobre-céria cataliticamente ativa e propuseram um modelo de bicamada de cobre. Suas descobertas foram publicadas em Catálise Natural .
Por causa de sua abundância natural, baixo custo, e mais importante, suas características eletrônicas únicas, catalisadores de cobre têm sido aplicados industrialmente e fundamentalmente estudados para várias reações químicas que são intimamente relevantes para a energia.
Nanopartículas de cobre, disperso na céria, constituem um sistema de catalisador altamente eficiente para a reação de deslocamento de água-gás de baixa temperatura, que gera hidrogênio, e CO / CO 2 hidrogenação que produz metanol. Os dois processos são cruciais para a utilização de recursos de carbono.
A interface cobre-céria foi considerada responsável pelo desempenho catalítico. Contudo, identificação direta e uma descrição quantitativa dos sites ativos, que interagem diretamente com as moléculas reativas durante a catálise, permanecem desafiadores.
"Nossas conclusões são baseadas na observação de minúsculos aglomerados de cobre por uma combinação de microscopia eletrônica de transmissão de varredura (STEM) e espectroscopia de perda de energia de elétrons (EELS), sondar o ambiente de ligação interfacial por espectroscopia de infravermelho (IR) in situ, e racionalização por cálculos da teoria funcional da densidade (DFT), "disse o Prof. Shen.
"Ao estudar a estrutura atômica da interface cobre-céria cataliticamente ativa, descobrimos que o aglomerado de cobre consistia em uma camada inferior de átomos principalmente de Cu + ligados às lacunas de oxigênio da céria, e uma camada superior de átomos Cu0 coordenada com os átomos Cu + subjacentes, "Prof. Shen acrescentou.
Além disso, os cientistas descobriram que a reação de deslocamento de água-gás de baixa temperatura ocorreu no perímetro interfacial cobre-céria por meio de um mecanismo de cooperação local, pelo qual o sítio Cu + adsorve CO quimicamente enquanto o sítio vizinho de vacância de oxigênio ativa dissociativamente a água.
