Nidos de aminoácidos aumentan Pd/SiO2 catalizadores monoatómicos para la eficiencia de la semi-hidrogenación...

Área de la Ciencia:

• Catálisis
• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química

Sus antecedentes:

• La hidrogenación selectiva del acetileno en etileno es crucial para la purificación de las materias primas de etileno.
• Los catalizadores de un solo átomo de paladio (Pd SAC) ofrecen una alta selectividad de etileno, pero sufren una baja actividad debido a la escasa adsorción de acetileno en las corrientes ricas en etileno.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar un nuevo Pd SAC con mayor adsorción de acetileno y actividad de hidrogenación.
• Investigar el papel de los nidos de aminoácidos para facilitar la captura de acetileno y la activación del hidrógeno.

Principales métodos:

• Síntesis de átomos individuales de Pd incrustados en nidos de aminoácidos en un soporte de SiO2 (Pd1/SiO2-NH2).
• Caracterización experimental y pruebas de rendimiento del catalizador.
• Cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para aclarar los mecanismos de reacción.

Principales resultados:

• El catalizador Pd1/SiO2-NH2 captura y absorbe eficazmente el acetileno de las corrientes ricas en etileno a través de nidos de aminoácidos.
• Los enlaces Pd-N dentro de los nidos amino promueven la activación del hidrógeno.
• Se ha logrado una conversión completa del acetileno con una selectividad del 92% en el etileno a 190 °C.
• Demostró una actividad específica de 1900.36 mol C2H2−1 mol Pd−1 min−1, superando a las SAC anteriores.

Conclusiones:

• Los nidos de aminoácidos mejoran significativamente la adsorción de acetileno y la actividad de hidrogenación de las Pd SAC.
• El diseño del catalizador desarrollado ofrece una vía eficiente y selectiva para la semi-hidrogenación del acetileno.
• Este trabajo presenta un nuevo paradigma para el diseño de catalizadores de un solo átomo para procesos industriales desafiantes.