I ricercatori della Tokyo Metropolitan University hanno sviluppato un modo per aggiungere singoli nanofogli di ossido di metallo misto a nanoparticelle d’oro supportate su silice per migliorare la loro attività catalitica.
Convertendo il monossido di carbonio in biossido di carbonio, un gruppo di scienziati ha scoperto che la temperatura richiesta per la reazione è notevolmente ridotta, con miglioramenti significativi rispetto ai metodi esistenti per rivestire strutture in oro-silice. Il metodo apre la strada allo sviluppo di un’ampia gamma di nuovi catalizzatori ad alte prestazioni.
Le nanoparticelle d’oro, particelle di diametro inferiore a cinque nanometri, sono note per essere ottimi catalizzatori per reazioni chimiche, in particolare reazioni di ossidazione come la conversione del dannoso monossido di carbonio in anidride carbonica. L’effetto è notevole quando sono montate su ossidi metallici riducibili, come l’ossido di cobalto, che hanno maggiori probabilità di subire la reazione opposta, cioè ossidi riducibili. Le nanoparticelle montate su ossidi irriducibili come la silice, ad esempio, non costituiscono un catalizzatore efficace, ma, data l’abbondanza di silice sul nostro pianeta, gli scienziati stanno cercando modi per modificare i catalizzatori supportati e migliorare le loro prestazioni. Un team di ricerca della Tokyo Metropolitan University ha messo a punto un metodo per depositare singoli nanofogli di ossidi metallici misti (MMO) utilizzando doppi idrossidi stratificati (LDH).
La scoperta in breve
Gli scienziati hanno rivestito nanoparticelle d’oro supportate su silice, una struttura a carica negativa, con nanofogli LDH caricati positivamente costituiti da alluminio e una serie di altri metalli, quindi le hanno esposte ad alte temperature (calcinazione) per formare un nanostrato MMO. Osservando il nuovo catalizzatore mediante microscopia elettronica a trasmissione, i ricercatori hanno scoperto che le nanoparticelle erano rivestite da uno strato di spessore inferiore a un nanometro e le hanno usate per convertire il monossido di carbonio in anidride carbonica, in modo da testare le loro prestazioni. Mentre le nanoparticelle d’oro sulla silice avevano un tasso di conversione solo del 20% circa anche a 300 °C, il nuovo catalizzatore ha mostrato un tasso di conversione del 50% a soli 50 °C, con una riduzione di oltre 250 °C, e ha ottenuto performance eccezionali con livelli molto bassi di inclusione di cobalto, inferiori allo 0,3% in peso. Questi risultati aprono la strada all’applicazione a un’ampia gamma di altri materiali e a un’intera famiglia di nuovi catalizzatori ad alte prestazioni.
