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Investigadores del Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València, han observado los factores que controlan la aglomeración y dispersión de las subnanopartículas metálicas durante una reacción catalítica. Esta investigación, que podría tener múltiples aplicaciones industriales, aparece publicada en la revista Nature Communications.
El profesor de investigación del CSIC Avelino Corma, que trabaja en el ITQ, explica que “la aplicación de átomos metálicos y sus agrupaciones llamadas clústeres, por sus propiedades químicas, resulta muy interesante para el campo de la catálisis, que es un proceso que permite aumentar la velocidad de las reacciones químicas. Sin embargo, es muy difícil generar átomos y clústeres metálicos estables en un soporte sólido. Además, la observación de partículas a escala subnanométrica requiere de técnicas de microscopía especiales”.
Las zeolitas son materiales cristalinos con una estructura de pequeños poros regulares que permiten la entrada de moléculas en su interior. En función de la composición química y la topología de estos poros estructurales, se pueden desarrollar distintas reacciones químicas. La estructura actúa como un tamiz, dejando pasar sólo aquellas moléculas que sean más pequeñas que los poros; por este motivo las zeolitas se utilizan habitualmente en muchos procesos catalíticos y tienen un gran impacto en industrias como la petroquímica, la química fina o la separación de gases.
“Hemos insertado subnanopartículas de platino en un tipo de zeolita llamada MCM-22 y, mediante el empleo de un microscopio electrónico de transmisión o TEM por sus siglas en inglés, hemos observado cómo evolucionan y se estabilizan estos átomos de platino en diferentes condiciones de reacción”, aclara Corma.
El trabajo de los investigadores del ITQ ha determinado cómo se modifican a nivel atómico los catalizadores basados en subnanopartículas de platino durante las reacciones químicas. También ha probado que se pueden estabilizar las subnanopartículas de platino en una zeolita cristalina como la MCM-22, incluso a altas temperaturas.
“Los resultados de nuestro trabajo sugieren que las subnanopartículas metálicas varían en tamaño y forma durante las reacciones. El estudio de los distintos patrones de evolución de las subnanopartículas metálicas, bajo diferentes reacciones, puede servirnos para desarrollar nuevas metodologías para la preparación de catalizadores metálicos”, concluye Corma.
En este trabajo también ha participado el Brookhaven National Laboratory (EE.UU.), la Universidad de Zaragoza y la Fundación Agencia Aragonesa para la Investigación y el Desarrollo (ARAID).