Dinámica de redox de la superficie en los catalizadores de hidrogenación de oro y zinc

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Se sabe que los catalizadores bimetálicos oro-zinco (Au-Zn) facilitan la hidrogenación del dióxido de carbono (CO2) en metanol.
• La estructura atómica precisa y el estado activo de estos catalizadores durante la reacción siguen siendo poco conocidos, lo que dificulta una mayor optimización.

Objetivo del estudio:

• Elucidar el estado activo y el mecanismo de reacción de los catalizadores de aleación Au-Zn soportados por sílice durante la hidrogenación con CO2.
• Investigar los cambios dinámicos que se producen en la superficie del catalizador en condiciones de reacción.

Principales métodos:

• Preparación de catalizadores bimetálicos de aleación Au-Zn apoyados en sílice mediante la química organometálica superficial (SOMC).
• Espectroscopia de absorción de rayos X in situ (XAS) combinada con experimentos de conmutación de gases para monitorear la superficie del catalizador.
• Análisis de mínimos cuadrados alternados de resolución multivariada de la curva para interpretar los datos espectroscópicos.

Principales resultados:

• Se identificó un estado activo de aleación Au-Zn en el soporte de sílice.
• La superficie del catalizador se somete a procesos de aleación y desaleación reversibles en condiciones de reacción.
• Estos cambios dinámicos de redox están directamente relacionados con la actividad catalítica para la hidrogenación de CO2.

Conclusiones:

• El estudio demuestra la eficacia de los catalizadores Au-Zn preparados con SOMC para la hidrogenación de CO2 en metanol.
• La aleación y desaleación reversibles son mecanismos críticos que impulsan la reactividad de los catalizadores basados en Au en la hidrogenación de CO2.
• Comprender estos procesos dinámicos de superficie es clave para el diseño de catalizadores avanzados.