In alto:Rappresentazioni schematiche dell'unità di condivisione del volto in BaRuO . romboedrico 3 e divisorio angolare in RuO . tetragonale 2 , SrRuO . cubico 3 , e ortorombica CaRuO 3 . In basso:immagine al microscopio elettronico a scansione (SEM) di BaRuO 3 . Credito:Keigo Kamata
I ricercatori guidati da Keigo Kamata e Michikazu Hara del Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech) hanno sviluppato un catalizzatore perovskite a base di rutenio che mostra una forte attività anche a basse temperature (fino a 313 K). Il catalizzatore riutilizzabile non necessita di additivi, il che significa che può prevenire la formazione di sottoprodotti tossici. L'ossidazione dei solfuri è un processo commercialmente importante con ampie applicazioni che vanno dalla produzione di sostanze chimiche alla gestione ambientale.
I ricercatori sono riusciti a sviluppare un rutenato di bario (BaRuO 3 ) perovskite - il primo catalizzatore del suo genere dimostrato di essere in grado di ossidare selettivamente i solfuri in condizioni blande, con ossigeno molecolare (O 2 ) come unico ossidante e senza bisogno di additivi.
Riportare i loro risultati in Materiali e interfacce applicati ACS , i ricercatori affermano che BaRuO 3 presenta tre vantaggi rispetto ai catalizzatori convenzionali.
in primo luogo, esibisce elevate prestazioni anche a 313 K, una temperatura molto inferiore all'intervallo da 373 a 423 K riportato nei sistemi precedenti, inclusi altri catalizzatori a base di rutenio e manganese. In secondo luogo, il suo alto tasso di trasferimento di ossigeno indica che ha molti potenziali usi; Per esempio, è applicabile alla desolforazione ossidativa del dibenzotiofene, che può produrre una resa del 99 percento di solfone puro. In terzo luogo, il nuovo catalizzatore è riciclabile:il presente studio ha dimostrato che BaRuO 3 potrebbe essere riutilizzato almeno tre volte senza perdita di prestazioni.
Il risultato supera diversi limiti classici, come la necessità di additivi, reagenti tossici e alte temperature di reazione per ottenere buone prestazioni catalitiche.
Il catalizzatore ha una struttura romboedrica (vedi Figura 1). Mentre altri catalizzatori a base di rutenio studiati fino ad oggi come SrRuO 3 , CaRuO 3 e RuO 2 possono essere tutti descritti come aventi unità ottaedriche che condividono gli angoli, BaRuO 3 ha ottaedri che condividono il volto. Si pensa che questa configurazione sia una delle ragioni principali alla base della maggiore capacità di trasferimento dell'ossigeno del catalizzatore.
Il modo in cui BaRuO 3 è stato anche sintetizzato, basato sul metodo sol-gel utilizzando l'acido malico. I ricercatori affermano:"L'attività catalitica e la superficie specifica di BaRuO 3 sintetizzati con il metodo assistito dall'acido malico erano superiori a quelli di BaRuO 3 sintetizzato con il metodo del complesso polimerizzato."
Lo studio evidenzia l'importanza di sottili cambiamenti nella struttura su nanoscala dei catalizzatori di perovskite, e potrebbe fornire indicazioni promettenti per ulteriori ricerche su un'ampia gamma di materiali funzionali a base di perovskite.
