Os resultados desta pesquisa foram publicados na edição de fevereiro de 2021 da Catálise ACS e destaque na capa da edição impressa. Crédito:UNIST
Um estudo recente revelou a razão por trás do desempenho catalítico excepcional de catalisadores mistos com base de metal não nobre. Isso graças a uma nova estratégia sintética para a produção de catalisadores em forma de cubo que poderiam simplificar ainda mais a estrutura de catalisadores complexos.
Esta descoberta foi liderada pelo Professor Kwangjin An e sua equipe de pesquisa na Escola de Energia e Engenharia Química da UNIST, em colaboração com o professor Taeghwan Hyeon e sua equipe de pesquisa da Universidade Nacional de Seul. Em seu estudo, os pesquisadores descobriram um novo princípio de que a transferência de carga ativa, que aparece na interface criada entre os dois tipos de metais não nobres, poderia melhorar o desempenho catalítico de catalisadores de óxidos complexos. A equipe de pesquisa espera que suas descobertas possam contribuir para o desenvolvimento de catalisadores que podem converter o metano de forma eficiente em combustíveis e produtos químicos de alto valor agregado.
A interface criada entre um metal ativo e o suporte de óxido é conhecido por afetar o desempenho catalítico devido ao processo de transferência de carga. Contudo, devido às suas estruturas de interface complexas e desafios sintéticos, As interfaces óxido-óxido produzidas por catalisadores de óxido espinélico com suporte têm sido menos estudadas.
Nesse trabalho, a equipe de pesquisa propôs uma estratégia sintética para óxido de espinélio heteroestruturado (Co 3 O 4 , Mn 3 O 4 , e Fe 3 O 4 ) nanocubos (NCs) com um CeO controlado 2 camada que possibilitou a investigação do papel da interface na oxidação catalítica de CO e H 2 . Eles desenvolveram um processo de deposição seletiva para produzir CeO 2 - NCs de espinélio depositado com 1, 3, e 6 facetas do CeO 2 (MCe-1F, MCe-3F, e MCe-6F NCs para óxido de espinela).
Síntese e caracterização dos NCs Co3O4-CeO2. (Topo) Ilustração esquemática da preparação de NCs de óxido de espinélio depositados em CeO2 com uma camada controlada de CeO2. (Embaixo) Imagens HAADF-STEM e mapeamentos EDS de NCs Co3O4 com 1, 3, e 6 facetas cobertas pelo CeO2. Crédito:UNIST
De acordo com a equipe de pesquisa, CEO 2 -deposited Co 3 O 4 NCs exibiram uma taxa de oxidação de CO 12 vezes maior do que o Co puro 3 O 4 NCs. Além disso, vários no local técnicas de caracterização, revelou que o CeO depositado 2 evita a redução de Co 3 O 4 fornecendo oxigênio. Eles também descobriram que a interface maximizada resultante de Co 3 O 4 NCs com três facetas cobertas pelo CeO 2 camadas exibem a maior taxa de oxidação de CO, mesmo sob condições deficientes de O2, que resultou da variação versátil no estado de oxidação.
"Este estudo fornece uma compreensão abrangente do mecanismo Mars-van Krevelen (MvK), ocorrendo em nanoescala no Co 3 O 4 -CEO 2 interfaces, "observou a equipe de pesquisa." A mesma tendência de atividade e fluxo de elétrons quentes são observados para H 2 reações de oxidação usando nanodiodos catalíticos, demonstrando assim que a origem do aumento da atividade é a transferência de carga na interface. "
