Selectividad intrínseca y sensibilidad a la estructura de los catalizadores de rodio para la producción de oxigenato...

Área de la Ciencia:

• Ciencias e ingeniería de la catálisis
• Ciencias de la superficie
• Química computacional

Sus antecedentes:

• La conversión de gas de síntesis es clave para la producción de combustibles líquidos a partir de carbón, gas natural y biomasa.
• El rodio es un catalizador elemental único selectivo para el etanol y los oxigenados C2+, pero sus mecanismos de reacción son debatidos.
• Comprender el comportamiento catalítico del rodio es crucial para desarrollar una producción eficiente de combustible sintético.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un modelo microkinético para la conversión de CO + H2 sobre las superficies Rh{211) y Rh{111).
• Investigar la sensibilidad estructural y la selectividad intrínseca de los catalizadores de rodio para la producción de oxigenados.
• Para aclarar el papel de las impurezas de hierro en la modulación de la conversión de gas de síntesis catalizado por rodio.

Principales métodos:

• Cálculos basados en la teoría de la función de densidad (DFT) utilizando la función BEEF-vdW.
• Desarrollo de un modelo cinético de campo medio que incorpore las interacciones de adsorbados y las tasas derivadas del DFT.
• Síntesis y caracterización (TEM) de catalizadores Rh/SiO2, seguido de pruebas catalíticas para la producción de oxigenados.

Principales resultados:

• La superficie Rh211 es significativamente más activa pero selectiva hacia el metano, mientras que Rh211 es intrínsecamente selectiva hacia el acetaldehído.
• Los resultados experimentales confirman la selectividad de Rh para el acetaldehído y muestran una correlación inversa entre la actividad y la selectividad del oxigenado.
• Se descubrió que las impurezas de hierro desempeñan un papel fundamental en la mejora de la selectividad del etanol en los catalizadores Rh/SiO2.

Conclusiones:

• Los hallazgos experimentales se alinean con las predicciones teóricas con respecto a la sensibilidad a la estructura de los catalizadores de rodio.
• Este trabajo ofrece información a escala atómica sobre los mecanismos de conversión de los gases de síntesis, los sitios activos y la selectividad sobre el rodio.
• Los hallazgos pueden orientar el diseño racional de catalizadores de aleación que utilizan elementos más abundantes para la producción de combustible sintético.