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(noticias nanowerk) Los investigadores están haciendo que los catalizadores sean más eficientes mediante el desarrollo de materiales que contienen pequeñas cantidades de catalizadores en cavidades microscópicas. Estos materiales a nanoescala tienen espacios más pequeños que los de un solo virus.
Ahora los científicos han demostrado que las películas porosas de dióxido de silicio con un espesor de menos de un nanómetro aumentan la actividad catalítica de una superficie metálica de paladio (Pd) para la oxidación del monóxido de carbono (CO). La oxidación de CO es una reacción crítica en la química ambiental.
El limitado espacio bidimensional entre el catalizador metálico y la película de sílice mejoró la conversión de CO. También aumentó el dióxido de carbono (CO).2) producción en un 12% en comparación con el paladio solo.
Los resultados fueron reportados Edición Internacional de Química Aplicada (“Catálisis mejorada bajo sílice 2D: un estudio de oxidación de CO”).
El CO puede interferir con las reacciones catalíticas e inhibir la conversión química deseada. La oxidación del monóxido de carbono convierte el CO nocivo en (CO).2), normalmente utilizando un catalizador metálico como Pd. El convertido (CO2) la molécula puede entonces abandonar fácilmente la superficie del catalizador para ser capturada o utilizada para otros fines.
Estos resultados demuestran cómo las películas de sílice nanoporosas 2D pueden mejorar la oxidación del CO. Este enfoque se puede utilizar para acelerar otros tipos de reacciones.
Los microambientes confinados se han vuelto cada vez más importantes en la catálisis porque pueden usarse para controlar la química de la reacción. La formación de un nanoespacio 2D entre un material nanoporoso bicapa de sílice y un catalizador metálico puede promover diferentes esquemas cinéticos y energéticos basados en los efectos de confinamiento a nivel molecular de este volumen reducido.
El equipo colocó la sílice bicapa sobre Pd catalíticamente activo para observar la reacción de oxidación del CO. Los investigadores caracterizaron la relación estructura-actividad con en el sitio Métodos de espectroscopia infrarroja y de rayos X, así como espectrometría de masas. Se utilizó espectroscopía infrarroja in situ para estudiar la estructura de la película de sílice e identificar la geometría del sitio de unión del CO en la superficie del metal. La espectroscopia de rayos X identificó el estado de oxidación de la superficie y monitoreó la evolución de gas en la superficie durante la reacción.
Este trabajo muestra que la oxidación de CO en Pd se beneficia de los efectos de confinamiento ejercidos sobre los adsorbatos superficiales debajo de la sílice 2D. Esta interacción conduce a la formación de un óxido superficial reactivo que produce un 12% más de CO.2 Tasas de educación que Pd solo.
Este esfuerzo fue posible gracias a la Instalación de Sondas Proximales en el Centro de Nanomateriales Funcionales (CFN) y la Fuente Nacional de Luz Sincrotrón-II (NSLS-II) In situ y Operando Soft X-ray Spectroscope Beamline (una asociación entre el CFN y el CFN ).NSLS-II). El equipo midió la respuesta espectroscópica del CO2 sobre el catalizador funcionalizado y de metal desnudo, que permitió una comprensión crucial de la física en un espacio limitado.
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