El salto de partículas y la coalescencia de nanopartículas Au soportadas en entornos reactivos adversos

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ciencias de la catálisis
• Investigación de las nanopartículas

Sus antecedentes:

• La sinterización de nanopartículas metálicas soportadas (NPs) es crucial en los materiales y la catálisis.
• Los modelos existentes incluyen la maduración de Ostwald (OR) y la migración y coalescencia de partículas (PMC).
• La sinterización bajo alta presión y temperatura de gas sigue siendo poco conocida.

Objetivo del estudio:

• Investigar los mecanismos de sinterización de nanopartículas bajo alta presión y temperatura del gas.
• Para revelar nuevas vías de sinterización más allá de los modelos OR y PMC establecidos.
• Comprender la desactivación del catalizador bajo condiciones operativas adversas.

Principales métodos:

• Simulaciones de Montecarlo cinético medioambiental (EKMC) a escala de milisegundos.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT).
• Las simulaciones se centraron en las nanopartículas de oro (Au NPs) en la anatasa TiO2 ((101)) bajo alta presión de CO.

Principales resultados:

• Se identificó un mecanismo único de sinterización a través del espacio, salto de partículas y coalescencia (PHC).
• Los Au NP saltaron del sustrato TiO2, se unieron en la fase gaseosa a través de la transferencia de masa y se volvieron a depositar a un tamaño crítico.
• Este mecanismo PHC está impulsado por un alto potencial químico de CO que favorece la interacción NP-CO sobre la interacción NP-sustrato.

Conclusiones:

• El mecanismo PHC ofrece una nueva perspectiva sobre la sinterización de NP en condiciones difíciles.
• La sinterización NP y la transferencia de catalizadores entre sustratos pueden ser más fáciles de lo que se pensaba anteriormente.
• Este hallazgo es crítico para comprender la desactivación térmica del catalizador en aplicaciones del mundo real.