Sitios dinámicos multinucleares formados por iones de cobre movilizados en reducción catalítica selectiva de NO

Área de la Ciencia:

• Catálisis
• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química

Sus antecedentes:

• Los zeolitos de iones de cobre son catalizadores clave para la reducción catalítica selectiva (SCR) de los óxidos de nitrógeno (NOx) con el amoníaco (NH3).
• Las tasas de SCR observadas a baja temperatura son inconsistentes con las reacciones que ocurren únicamente en sitios aislados de cobre.

Objetivo del estudio:

• Para aclarar el mecanismo detrás de la actividad SCR a baja temperatura en zeolitas de iones de cobre.
• Investigar el papel de la movilidad y la agregación de iones de cobre en condiciones de reacción.

Principales métodos:

• Mediciones cinéticas combinadas de estado estacionario y transitorio.
• Espectroscopia de absorción de rayos X (XAS) para la caracterización in situ.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) de los primeros principios.

Principales resultados:

• Demostró que los iones de cobre se movilizan dentro de las zeolitas en condiciones de SCR.
• Identificó la formación de pares de iones de cobre transitorios involucrados en un ciclo redox mediado por oxígeno Cu (I) → Cu (II) crucial para la SCR.
• Se demostró que las interacciones electrostáticas con el marco de aluminio limitan la movilidad de iones y la formación de pares de iones.

Conclusiones:

• La formación dinámica de sitios transitorios y multinucleares a partir de átomos de cobre individuales movilizados es un nuevo fenómeno catalítico.
• Este comportamiento dinámico se extiende más allá de las definiciones tradicionales de catálisis heterogénea u homogénea.
• La comprensión de la movilidad iónica es fundamental para optimizar los catalizadores de cobre-zeolita para la reducción de NOx.