Científicos han creado un nuevo tipo de catalizador que conducirá a formas nuevas y sostenibles de fabricar y utilizar moléculas y proteger el suministro de metales preciosos.
Un equipo de la Universidad de Nottingham ha diseñado un nuevo tipo de catalizador que combina características que antes se pensaba que eran mutuamente excluyentes y ha desarrollado un proceso para fabricar nanogrupos de partículas de metales a gran escala.
En su nueva investigación, publicada en Nature Communications, demuestran que el comportamiento de los nanogrupos de paladio no se ajusta a las características ortodoxas que definen a los catalizadores como homogéneos o heterogéneos.
Tradicionalmente, los catalizadores se dividen en homogéneos, cuando los centros catalíticos están íntimamente mezclados con moléculas reactivas, y heterogéneos, donde las reacciones tienen lugar en la superficie de un catalizador. Por lo general, los químicos deben hacer concesiones al elegir un tipo u otro, ya que los catalizadores homogéneos son más selectivos y activos, y los catalizadores heterogéneos son más duraderos y reutilizables. Sin embargo, los nanogrupos de átomos de paladio parecen desafiar las categorías tradicionales, como se demuestra al estudiar su comportamiento catalítico en la reacción de ciclopropanación del estireno.
Los catalizadores permiten casi el 80 por ciento de los procesos químicos industriales que producen los ingredientes más vitales de nuestra economía, desde materiales (como polímeros) y productos farmacéuticos hasta agroquímicos, incluidos fertilizantes y protección de cultivos.
La gran demanda de catalizadores significa que los suministros mundiales de muchos metales útiles, incluidos el oro, el platino y el paladio, se agotan rápidamente. El desafío es utilizar todos y cada uno de los átomos a su máximo potencial. La explotación de metales en forma de nanoclusters es una de las estrategias más poderosas para aumentar la superficie activa disponible para la catálisis. Además, cuando las dimensiones de los nanoclusters rompen la escala nanométrica, las propiedades del metal pueden cambiar drásticamente, dando lugar a nuevos fenómenos que de otro modo serían inaccesibles en la macroescala.
El equipo de investigación utilizó técnicas analíticas y de imágenes para sondear la estructura, la dinámica y las propiedades químicas de los nanoclusters, para revelar el funcionamiento interno de este catalizador inusual a nivel atómico.
El descubrimiento del equipo tiene la clave para desbloquear todo el potencial de la catálisis en química, lo que lleva a nuevas formas de fabricar y usar moléculas de la manera más eficiente en el uso de átomos y con mayor resistencia energética, según un comunicado de la Universidad de Nottingham.
