La ridispersione ossidativa a temperature elevate è stata a lungo utilizzata nella catalisi eterogenea per la rigenerazione di catalizzatori metallici sinterizzati e la sintesi di catalizzatori metallici a singolo atomo e cluster. Questi processi di ridispersione richiedono un notevole apporto energetico. Pertanto, la ricerca di strategie di ridispersione ecocompatibili e di risparmio energetico rimane una priorità urgente.
Un gruppo di ricerca guidato da Fu Qiang del Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) dell’Accademia cinese delle scienze (CAS) ha rivelato la ridispersione ossidativa assistita dall’acqua delle particelle di Cu attraverso la formazione di idrossido di Cu a temperatura ambiente (RT). Lo studio è stato pubblicato su Nature Communications .
I ricercatori hanno scoperto che le nanoparticelle di Cu poggiavano sulla superficie di γ-Al2 O3 potrebbero ridisperdersi spontaneamente a temperatura ambiente. Hanno verificato che l'idrossilazione della superficie di supporto in un ambiente umido e la formazione di specie Cu-OH erano i fattori chiave che guidavano la ridispersione RT delle nanoparticelle di Cu su γ-Al2 O3 superfici. L'O2 e H2 O ha portato alla formazione di specie di Cu idrossilate, accelerando la diffusione degli atomi di Cu sul γ-Al2 O3 superficie.
Inoltre, la maggior parte delle superfici di supporto, come γ-Al2 O3 , SiO2 e amministratore delegato2 , potrebbero subire idrossilazione in un'atmosfera umida per formare abbondanti gruppi OH superficiali che catturano le specie di Cu in migrazione.
Gli effetti "push" (migrazione) e "pull" (ancoraggio) dell'H2 gassoso L'O ha facilitato la trasformazione strutturale delle specie di Cu da nanoparticelle di Cu a singoli atomi di Cu a temperatura ambiente, migliorando così la loro attività catalitica nella reazione inversa di spostamento del gas acqua (RWGS) e nell'ossidazione preferenziale del monossido di carbonio (CO-PROX).
Questo studio ha evidenziato il ruolo significativo dell'H2 O nell'evoluzione strutturale dinamica dei nanocatalizzatori metallici supportati e sviluppato una semplice strategia per la ridispersione di catalizzatori a base di Cu sinterizzato a temperatura ambiente utilizzando O2 -H2 O trattamento, evitando il consumo energetico dei tradizionali processi di rigenerazione ad alta temperatura.
"L'acqua è ampiamente presente nella catalisi eterogenea e il suo effetto nell'evoluzione dinamica della struttura dei nanocatalizzatori metallici supportati non può essere ignorato. Si dovrebbe prestare maggiore attenzione alla possibile ridispersione/sinterizzazione del metallo in condizioni contenenti acqua", ha affermato il Prof. Fu.
Ulteriori informazioni: Yamei Fan et al, Ridispersione ossidativa delle particelle di Cu assistita da acqua attraverso la formazione di idrossido di Cu a temperatura ambiente, Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-47397-z
Informazioni sul giornale: Comunicazioni sulla natura
Fornito dall'Accademia cinese delle scienze
