Heterogeneidad espacio-temporal de la temperatura y la activación catalítica dentro de las partículas catalizadoras...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Química
• Ciencias de los materiales
• Espectroscopia

Sus antecedentes:

• La temperatura influye críticamente en la conversión química, la cinética de la reacción y la termodinámica.
• La medición directa de la temperatura dentro de las partículas del catalizador industrial (de micrómetros a milímetros) es un desafío significativo.
• Comprender la temperatura interna del catalizador es vital para optimizar el diseño del catalizador y la dinámica de la reacción.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y demostrar un método para la medición de la temperatura con resolución espacio-temporal dentro de las partículas catalizadoras individuales.
• Investigar el impacto de las propiedades del catalizador en la distribución de la temperatura interna durante la reacción metanol-hidrocarburos.

Principales métodos:

• Fabricación de partículas catalizadoras que contienen zeolitas y nanotermómetros funcionales mediante el uso de chips microfluídicos.
• Aplicación de una técnica combinada de microscopía confocal de dos fotones y luminiscencia de conversión ascendente (UL).
• Medición de la distribución de la temperatura dentro de las partículas individuales del catalizador durante la reacción.

Principales resultados:

• Se ha demostrado el éxito de la cartografía de la temperatura con resolución espacio-temporal dentro de las partículas del catalizador.
• Se demostró que la densidad de la zeolita y el tamaño de las partículas alteran significativamente la distribución de la temperatura interna.
• Se observó que la heterogeneidad de la temperatura influye críticamente en la activación del intermedio de reacción y en la utilización del sitio activo.

Conclusiones:

• El enfoque de imágenes propuesto permite una medición precisa de la temperatura dentro de las partículas del catalizador.
• La heterogeneidad de la temperatura interna es un factor clave en el rendimiento catalítico y los mecanismos de reacción.
• Este trabajo ofrece una nueva vía para estudiar los mecanismos de reacción y la cinética en los catalizadores industriales.