Hidrógenos de indio aislados en zeolitas CHA: especiación y catálisis para la deshidrogenación no oxidativa del etano

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• El estudio de hidritos de superficie aislados en sólidos es un desafío debido a la complejidad de la superficie y las dificultades analíticas.
• Las especies de hidruro de indio (In) en soportes sólidos son de interés para aplicaciones catalíticas.

Objetivo del estudio:

• Investigar la formación, caracterización y funcionalidad catalítica de las especies de hidruro de indio en las zeolitas CHA.
• Aclarar la estructura de las especies activas de hidruro de indio y su papel en la deshidrogenación del etano.

Principales métodos:

• Síntesis de la zeolita CHA intercambiada con indio (In-CHA).
• Tratamiento a alta temperatura con H2 para formar hidritos de indio.
• Espectroscopia de la transformación de Fourier en el infrarrojo in situ (FTIR) y cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para el análisis estructural.
• Estudios cinéticos y espectroscópicos in situ para la investigación del mecanismo catalítico.

Principales resultados:

• Las especies de hidruro de indio, específicamente los iones [InH2] + en los sitios aniónicos del marco, se formaron con éxito en las zeolitas de CHA.
• In-CHA demostró una alta selectividad y una actividad catalítica duradera (> 90 h) para la deshidrogenación no oxidativa del etano.
• Los cálculos del DFT y del estado de transición (TS) apoyaron la estructura propuesta del sitio activo.

Conclusiones:

• El ión [InH2]+ en un sitio aniónico de marco se identifica como una estructura plausible para las especies de hidruro de indio en In-CHA.
• Los iones [InH2]+ actúan como sitios catalíticamente activos para la deshidrogenación selectiva del etano.
• Este estudio proporciona información sobre el diseño de catalizadores avanzados para la deshidrogenación no oxidativa.