Gli atomi di metallo singolo supportati hanno suscitato un ampio interesse per la loro elevata efficienza dimostrata nella catalisi di metalli singoli. La preparazione di tali catalizzatori, però, rimane impegnativo, poiché gli atomi di metallo neutro hanno una forte tendenza ad agglomerarsi in particelle metalliche nelle preparazioni tipiche.

I ricercatori del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell'Accademia cinese delle scienze e dell'Università del Delaware hanno segnalato un modo per produrre un serbatoio liquido incolore di atomi discreti di platino simili al metallo. I loro risultati sono stati pubblicati in Comunicazioni sulla natura .

I sali di cloruro di platino vengono ridotti dagli alcoli a singoli atomi di metallo di platino in un tensioattivo liquido rispettoso dell'ambiente. I singoli atomi di Pt sono schermati da un mantello di cloridrati e ancorati nel liquido attraverso abbondanti atomi di ossigeno. La preparazione degli atomi di Pt simili al metallo è scalabile.

Come un metallo nobile, nanoparticelle metalliche di Pt su supporti di carbonio o ossido sono ampiamente utilizzate nella raffinazione del petrolio e nell'industria chimica grazie alle loro funzioni catalitiche uniche. "La riserva di Pt sulla terra è limitata, e circa 5,6 tonnellate di Pt vengono consumate ogni anno solo nell'industria del silicone, " ha detto Z. Conrad Zhang, che ha condotto la ricerca.

I ricercatori hanno testato le prestazioni catalitiche del liquido carico di atomi di Pt. "Abbiamo scoperto che gli atomi di Pt carenti di elettroni nel liquido mostravano un'attività estremamente elevata e un'elevata selettività per la reazione rispetto ai noti catalizzatori di Pt, " disse LIU Kairui, uno studente laureato e autore principale del documento.

Gli atomi discreti di Pt agganciati non si aggregano in condizioni di reazione, mantenendo un'elevata attività e rimanendo incolori attraverso usi ripetuti. "L'alta attività, la selettività e la stabilità di questo catalizzatore possono ridurre drasticamente la quantità di Pt consumata dall'industria del silicone e possono essere ampiamente applicabili ad altre applicazioni, " disse Zhang.

Sebbene il liquido carico di atomi di Pt sia stabile a 120°C e rimanga limpido per oltre sei mesi sullo scaffale a temperatura ambiente, i ricercatori hanno scoperto che diventava scuro a causa dell'aggregazione degli atomi di Pt quando esposto a raggi X o fasci di elettroni spesso impiegati per caratterizzare gli atomi di Pt. Per risolvere questa sfida, i ricercatori si sono rivolti alla spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR) a 195Pt come strumento che è stato trovato per fornire prove inequivocabili per gli atomi di Pt prodotti.

"I dati spettroscopici NMR del liquido non solo hanno mostrato inequivocabilmente la natura discreta degli atomi di Pt mononucleari, ma ha anche rivelato un solo monossido di carbonio coordinato a un atomo di Pt, ", ha affermato il professor Bai Shi dell'Università del Delaware.

"Stiamo espandendo i depositi di vari atomi di metallo nella nostra ricerca attuale. La sintesi di successo di mantelli facilmente rimovibili degli atomi di Pt in fase liquida potrebbe potenzialmente consentire la fabbricazione atomicamente controllabile di materiali catalitici e materiali metallici in base alla progettazione, " disse Zhang.