jueves, 27 de junio de 2013

Comportamiento inesperado en un catalizador conocido

Los catalizadores industriales de paladio-cobre cambian sus estructuras antes de llegar a reaccionar, ya durante el proceso de activación. Como resultado, la reacción es catalizada por un catalizador que es diferente del original preparado para la misma. Este sorprendente descubrimiento ha sido hecho por investigadores de la academia de ciencias polaca.

Eliminar los nitratos de las aguas subterráneas o la clorina de los resíduos de limpieza en seco son importantes operaciones de protección del medio ambiente, que requieren del uso de los catalizadores apropiados. Entre los catalizadores populares se incluyen los bien conocidos catalizadores de paladio-cobre con soporte de silicio. Un equipo de investigadores ha mostrado que estos catalizadores se comportan de manera diferente a lo que se pensaba hasta la fecha.

Los catalizadores selectivos normalmente son sistemas compuestos por más de un metal. Los catalizadores de paladio a menudo se modifican con cobre. Las nanopartículas activas de estos catalizadores se depositan en un soporte de silicio (SiO2). Antes de la reacción, el catalizador de paladio-cobre preparado (Pd-Cu) es calentado a altas temperaturas en presencia de hidrógeno. El propósito de la operación es activar el catalizador, lo que significa proporcionar los átomos del catalizador con energía que les permita participar en la reacción final.

La relación de cantidades de ambos metales usada en el catalizador tiene un efecto sustancial en la eficiencia operacional de un catalizador bimetálico. Los resultados analíticos indicaron que durante el proceso de activación en la atmósfera de hidrógeno a una temperatura de 400 °C , el paladio interactúa con el silicio del soporte, y se escapa de las nanopartículas activas del catalizador. Un catalizador compuesto originalmente de digamos, 75% de paladio y 25% de cobre, puede tener una relación de metales fuertemente distorsionada, por ejemplo 50% a 50%. Además, su estructura cristalina cambia. Esto significa que la reacción será catalizada por un catalizador diferente del que originalmente se preparó.

Las pérdidas de las nanopartículas activas del catalizador del paladio conllevan una desactivación más rápida del catalizador. En la práctica se traduce en sustanciales costes adicionales relativos a descargar un reactor químico y regenerar o incluso reemplazar el catalizador dentro del reactor.

Los catalizadores de paladio-cobre en varios soportes, incluyendo silicio, son usados para eliminar los nitratos de aguas subterráneas, y para la reducción selectiva de numerosos químicos orgánicos, incluyendo la reducción de compuestos nitro a aminas, e hidrocarburos insaturados (por ejemplo, acetileno a etileno o butadieno a buteno). También se usan para oxidación por electrocatálisis del metanol y la declorización asistida por hidrógeno, por ejemplo, la eliminación de cloro de los productos químicos orgánicos nocivos con hidrógeno.

Via EurekaAlert

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