La evolución dinámica de los átomos individuales de paladio en el soporte de la anatasa Titania determina la...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Los catalizadores de un solo átomo (SAC) son prometedores, pero su evolución dinámica durante las reacciones es poco conocida.
• Comprender los comportamientos dinámicos es crucial para el desarrollo de catalizadores y las ideas mecanicistas.

Objetivo del estudio:

• Investigar la evolución de los sitios activos en la Pd/TiO2-anatasa SAC (Pd1/TiO2) durante la reacción de desplazamiento inverso agua-gas (rWGS).
• Explicar cómo se modulan la estructura y la actividad del catalizador mediante cambios dinámicos.

Principales métodos:

• Estudios cinéticos combinados, caracterización in situ y cálculos teóricos.
• Evolución del catalizador bajo reducción de H2, oxidación y tratamiento con CO.
• Monitoreo de la formación de átomos/ racimos/partículas Pd y de los cambios en el entorno de coordinación.

Principales resultados:

• La reducción de H2 a T ≥ 350 °C altera la coordinación de Pd, creando sitios altamente activos a través de una vía carboxila.
• La sinterización parcial de Pd1 a grupos desordenados de ~ 1 nm (Pd_x) se produce bajo la activación de H2.
• La oxidación elimina los sitios activos pero puede redispersar Pd_x; el tratamiento con CO da lugar a nanopartículas de Pd de ~5 nm desactivadas (Pd_NP).

Conclusiones:

• El entorno de coordinación y la nuclealidad de los SAC evolucionan significativamente durante la catálisis y los pretratamientos.
• La vía de activación de H2 domina durante el rWGS, lo que lleva a una mayor actividad y sitios activos en estado estacionario.
• Las perspectivas sobre la dinámica de SAC y las relaciones estructura-función son vitales para el diseño del catalizador.