Catalizadores de átomo único de PtO ajustados por ligando para una hidrocloración eficiente de acetileno

Área de la Ciencia:

• Catálisis
• Ciencia de materiales
• Ingeniería química

Sus antecedentes:

• Los catalizadores de átomo único de platino (SAC) son prometedores pero a menudo carecen de suficiente actividad para aplicaciones industriales como la hidrocloración de acetileno.
• Actualmente se utilizan catalizadores a base de mercurio, pero plantean preocupaciones ambientales.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un catalizador de átomo único de platino altamente activo y estable para la hidrocloración de acetileno.
• Abordar las limitaciones de los catalizadores actuales empleando una novedosa estrategia de coordinación.

Principales métodos:

• Fabricación de un catalizador de átomo único de Pt en carbón activado esférico utilizando ácido 4-metoxifenilacético (L2) como ligando (Pt-L2/SAC).
• Evaluación del rendimiento catalítico en condiciones específicas (200 °C, GHSV(C2H2) = 50 h⁻¹).
• Utilización de técnicas de caracterización y cálculos de teoría de funcionales de densidad (DFT) para comprender el mecanismo del catalizador.

Principales resultados:

• El Pt-L2/SAC logró una conversión inicial de acetileno del 99,63% con una baja tasa de desactivación de 0,01% h⁻¹.
• El ligando L2 ancló eficazmente los átomos de Pt a través de fuertes enlaces Pt-O, asegurando la dispersión atómica y la estabilidad.
• Los cálculos de DFT confirmaron que el ligando moduló la estructura electrónica del Pt, aliviando el paso limitante de la velocidad.

Conclusiones:

• El catalizador Pt-L2/SAC desarrollado demuestra una actividad y estabilidad superiores para la hidrocloración de acetileno.
• La estrategia de coordinación que utiliza ligandos que contienen oxígeno es eficaz para diseñar catalizadores avanzados de átomo único.
• Este trabajo ofrece una alternativa potencial a los catalizadores a base de mercurio en este importante proceso industrial.