Óxidos mesoporosos altamente ordenados que contienen cobalto: estructura, propiedades catalíticas y sitios activos en...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Catálisis
• Química de las superficies

Sus antecedentes:

• El óxido de cobalto (Co3O4) con una estructura de espinela es reconocido como un catalizador activo para la oxidación del monóxido de carbono (CO).
• Tradicionalmente, el Co3+ coordinado octaédricamente se considera el sitio activo, mientras que el Co2+ coordinado tetraédricamente se considera inactivo.

Objetivo del estudio:

• Investigar la actividad catalítica de un nuevo material de óxido de cobalto mesoporoso (CoO).
• Identificar las especies específicas de cobalto y los entornos de coordinación responsables de una alta actividad de oxidación de CO.
• Explorar el papel del Co2+ coordinado octaédricamente en los catalizadores basados en cobalto.

Principales métodos:

• Síntesis de CoO mesoporoso altamente ordenado a través de la reducción H2 a baja temperatura de Co3O4 nanocast.
• Caracterización del material mesoporoso de CoO, que revela una estructura de sal de roca con Co2+ coordinado octaédricamente.
• Evaluación de la actividad catalítica de la oxidación de CO del CoO mesoporoso y otros espineles mesoporosos sintetizados (CuCo2O4, CoCr2O4, CoFe2O4).

Principales resultados:

• El CoO mesoporoso preparado exhibió una actividad inesperadamente alta para la oxidación del CO.
• La alta actividad del CoO mesoporoso se atribuyó a la oxidación de la superficie Co2+ a Co3+.
• Las especies Co(2+) coordinadas octaédricamente en CoFe2O4 también demostraron actividad catalítica, desafiando suposiciones anteriores.

Conclusiones:

• Los sitios Co2+ coordinados octaédricamente son catalíticamente activos para la oxidación de CO, probablemente debido a su facilidad de oxidación a Co3+.
• Este hallazgo amplía la comprensión de los sitios activos en los catalizadores de oxidación a base de cobalto.
• El estudio pone de relieve el potencial de las estructuras de óxido de cobalto adaptadas para una catálisis eficiente de la oxidación de CO.