(Noticias de Nanowerk) Investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio han desarrollado una forma de agregar nanohojas individuales de óxido metálico mixto a nanopartículas de oro soportadas sobre sílice para mejorar su actividad catalítica. Al convertir el monóxido de carbono en dióxido de carbono, descubrieron que la temperatura requerida para la reacción se reducía considerablemente, con mejoras significativas con respecto a los métodos existentes para recubrir estructuras de oro/sílice. El método allana el camino para el desarrollo de una amplia gama de nuevos catalizadores de alto rendimiento. Los hallazgos han sido publicados en Materiales e interfaces aplicados ACS ("Decoración de catalizadores de nanopartículas de oro y platino mediante una capa de óxido metálico de 1 nm de espesor y su efecto sobre la actividad de oxidación de CO"). Las nanopartículas de oro soportadas sobre sílice se recubren con nanoláminas de LDH monocapa y se calcinan para producir una capa ultrafina de óxido metálico mixto. El oro y el MMO trabajan juntos para lograr un rendimiento catalítico mejorado. (recuadro) Imagen de microscopía electrónica de transmisión de la capa superior de MMO. (Imagen: Universidad Metropolitana de Tokio) Se sabe que las nanopartículas de oro, partículas de menos de cinco nanómetros de diámetro, son excelentes catalizadores de reacciones químicas, en particular reacciones de oxidación como la conversión del nocivo monóxido de carbono en dióxido de carbono. El efecto es pronunciado cuando se montan sobre óxidos metálicos como el óxido de cobalto, que es más probable que experimenten la reacción opuesta, es decir. óxidos reducibles. Lamentablemente, no todos los óxidos metálicos son reducibles. Las nanopartículas montadas sobre óxidos irreducibles como la sílice, por ejemplo, no constituyen un catalizador eficaz. Dada la abundancia de sílice en nuestro planeta, una forma de mejorar el rendimiento de dichos materiales impulsaría enormemente el despliegue industrial. Esto ha llevado a los científicos a buscar formas de modificar los catalizadores soportados para mejorar su rendimiento. Ahora, un equipo dirigido por el profesor asociado Tamao Ishida de la Universidad Metropolitana de Tokio ha ideado un método para depositar nanohojas individuales de óxidos metálicos mixtos (MMO) utilizando hidróxidos dobles en capas (LDH). Las LDH consisten en nanohojas de hidróxido metálico con algunos de los iones metálicos sustituidos por iones metálicos con una carga más alta, lo que le da a la propia hoja una carga neta positiva; Las láminas están unidas entre sí por iones negativos. Es importante destacar que las nanohojas individuales se pueden exfoliar y utilizar por separado. En este estudio, el equipo recubrió nanopartículas de oro soportadas sobre sílice, una estructura cargada negativamente, con nanoláminas de LDH cargadas positivamente que consisten en aluminio y una variedad de otros metales, y luego las expuso a altas temperaturas (calcinación) para formar una nanocapa de MMO. Al observar su nuevo catalizador mediante microscopía electrónica de transmisión, descubrieron que las nanopartículas estaban recubiertas por una capa de menos de un nanómetro de espesor. Para probar su rendimiento, el equipo los utilizó para convertir el monóxido de carbono en dióxido de carbono. Mientras que las nanopartículas de oro sobre sílice solo tenían una tasa de conversión de alrededor del 20% incluso a 300 grados Celsius, su nuevo catalizador mostró una tasa de conversión del 50% a solo 50 grados, una reducción de más de 250 grados. También se descubrió que supera a los métodos populares de “impregnación” para el recubrimiento de MMO. Curiosamente, se descubrió que las capas de MMO más gruesas conducían a un peor rendimiento: el alto rendimiento proviene de tener un recubrimiento subnanómetro. Al observar con más detalle una capa de MMO de aluminio y cobalto, encontraron una gran cantidad de defectos de oxígeno en la capa; El equipo concluyó que la estrecha sinergia entre esta capa llena de defectos y la superficie de oro fue lo que dio lugar a la mayor actividad. El nuevo catalizador obtuvo un rendimiento excepcional con niveles muy bajos de inclusión de cobalto, menos del 0.3 % en peso.

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• Fuente: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64770.php