Nueva estrategia para estabilizar catalizadores destinados a la industria química

Investigadores de la University of Michigan han desarrollado una estrategia para mejorar la estabilidad de los denominados catalizadores de aleación diluida, un tipo de material que podría contribuir a hacer más eficientes procesos industriales relacionados con la producción de combustibles, plásticos y productos farmacéuticos.

Estos catalizadores contienen pequeñas cantidades —generalmente un 1 % o menos— de un metal activo disperso en otro metal que actúa como soporte. Esta configuración permite disponer de distintos sitios activos para las diferentes etapas de una reacción química, lo que puede mejorar la actividad y selectividad del catalizador y reducir la utilización de metales preciosos.

Sin embargo, uno de los principales obstáculos para su aplicación industrial es su inestabilidad a temperaturas elevadas. Los átomos del metal activo pueden desplazarse desde la superficie hacia el interior del material, provocando la pérdida de actividad catalítica.

El equipo de Michigan Engineering ha identificado dos factores que permiten evitar este fenómeno: utilizar adsorbatos que se unan fuertemente al metal activo o seleccionar combinaciones de metales con una baja tendencia a mezclarse entre sí.

Para comprobarlo, los investigadores estudiaron catalizadores formados por nanopartículas de oro con átomos de platino y analizaron su comportamiento en reacciones de hidrogenación de etileno, utilizada en la fabricación de plásticos, y de oxidación de monóxido de carbono.

Posteriormente, mediante simulaciones y experimentos, comprobaron el comportamiento de diferentes combinaciones de metales. Los ensayos con una aleación diluida de oro e iridio mostraron que el catalizador no se desactivaba hasta los 250 °C en las condiciones estudiadas.

Los resultados, publicados en el Journal of the American Chemical Society, proporcionan una serie de criterios para seleccionar la combinación de metales y las condiciones de operación más adecuadas. Según los investigadores, esta estrategia podría facilitar el desarrollo de catalizadores más duraderos, selectivos y con menor consumo de metales preciosos, reduciendo además la generación de subproductos no deseados.

Fuente: Michigan Engineering – University of Michigan

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