Efectos sinérgicos en la oxidación de CO a baja temperatura en las superficies de óxido de cerio

Área de la Ciencia:

• Ciencias de la superficie
• Catálisis
• Química computacional

Sus antecedentes:

• La reacción entre el monóxido de carbono (CO) y el oxígeno activado (O2) en los óxidos metálicos para producir CO2 es crucial pero poco conocida.
• Las funciones de las vacantes de oxígeno y las especies activadas de O2 en este proceso requieren una mayor aclaración.

Objetivo del estudio:

• Investigar el mecanismo de oxidación del CO a baja temperatura en un sistema modelo de dióxido de cerio (CeO2).
• Determinar el papel de las vacantes de oxígeno y de las especies activadas de O2 en la oxidación del CO.

Principales métodos:

• Se utilizó la espectroscopia de reflexión-absorción por infrarrojos (IRRAS) para estudiar la reacción sobre el CeO2 monocristalino.
• Se emplearon cálculos de la teoría funcional de densidad polarizada por espín (DFT) para explorar los mecanismos de reacción y la energética.

Principales resultados:

• Al exponer el CeO2 reducido a O2 a 80 K no se formaron especies superoxo o peroxo.
• En presencia de CO adsorbido, se produjo una oxidación a baja temperatura, consumiendo CO y oxidando el sustrato CeO2.
• Se descubrió que las vacantes de oxígeno migran desde el subsuelo a la superficie, activando el O2 y formando productos intermedios.

Conclusiones:

• Se propone un nuevo mecanismo que implica la migración de vacíos de oxígeno subterráneos para la oxidación de CO a baja temperatura.
• La vía mediada por el peróxido se identifica como más favorable que la vía del carbonato para la oxidación del CO a bajas temperaturas.
• Las vacantes de oxígeno bajo la superficie juegan un papel dinámico en la activación de O2 y la oxidación de CO en CeO2.