Via interfacial promovida por perturbação eletrônica para fácil dissociação C – H
Ga2 O3 espécies em Pt (111) atuam como uma ponte para facilitar a desidrogenação. Isto envolve a ionização da molécula de propano seguida por um derramamento suave de H e subsequente dessorção de H2. A perturbação eletrônica no Pt-Ga2 O3 A interface induz estados O 2p mais elevados, acompanhados por uma densidade substancial de estados em torno do nível de Fermi. Isso leva a uma afinidade excepcionalmente forte por H e a uma capacidade robusta de cisão de CH. Crédito:Jornal Chinês de Catálise Catalisadores à base de Pt têm sido amplamente empregados em processos de desidrogenação catalítica de propano (PDH), desempenhando um papel crucial na produção de propileno. No entanto, os catalisadores monometálicos de Pt exibem frequentemente uma seletividade inferior ao propileno devido à hidrogenólise, à rápida desativação dos depósitos de coque e à sinterização de nanopartículas. Para enfrentar estes desafios, vários metais (Sn, Zn, Ga, Co, etc.) foram introduzidos para aumentar a seletividade e estabilidade dos catalisadores à base de Pt.
Normalmente, a formação de ligas metálicas, responsáveis pela modulação da estrutura geométrica e eletrônica da Pt, é considerada um fator primário que contribui para a melhoria do desempenho. No entanto, esta modificação tende a suprimir a capacidade da Pt de ativar ligações CH, um aspecto crítico nas reações de desidrogenação.
A ativação de fortes ligações CH nas moléculas de alcano exige uma entrada significativa de energia, resultando em barreiras relativamente altas para o processo de desidrogenação. Para aumentar ainda mais a eficiência catalítica dos catalisadores à base de Pt em PDH, um projeto mais complexo de centros ativos com uma capacidade robusta de ativar o propano e uma alta seletividade para o propileno continua sendo um esforço necessário.
Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo Prof. Yong Wang da Universidade de Zhejiang, China, relatou uma via interfacial notavelmente eficiente para a cisão fácil da ligação C-H no Pt-GaOx interface induzindo locais O através de perturbação eletrônica de Pt. Ga2 O3 espécies em Pt (111) atuam como uma ponte, permitindo fácil desidrogenação.
Este processo envolve a ionização da molécula de propano em um próton e um leve deslocamento de alquil, seguido por um derramamento suave de H em altas temperaturas. É importante ressaltar que este mecanismo difere significativamente do mecanismo radical observado em superfícies monometálicas e/ou ligadas de Pt.
Os resultados foram publicados no Chinese Journal of Catalysis .
Os cálculos da teoria do funcional da densidade revelam que os locais de oxigênio do Ga2 O3 espécies na superfície de Pt exibem estados O 2p mais elevados e uma densidade considerável de estados em torno do nível de Fermi devido à perturbação eletrônica do Pt subjacente.
Consequentemente, estes locais apresentam uma afinidade pronunciada por H e uma barreira de energia excepcionalmente baixa (menos de 0,30 eV) para a dissociação de CH. Além disso, o componente óxido de Ga também contribui para a modificação da estrutura geométrica das nanopartículas de Pt. Essa modificação leva à redução do tamanho do conjunto, promovendo a produção seletiva de propileno.
O Pt/Ga-Al2 projetado O3 catalisadores demonstram seu desempenho superior na reação PDH em comparação com o benchmark PtSn/Al2 O3 catalisadores.
