Científicos do Instituto Tecnolóxico de Toquio demostraron que as partículas de óxido de cobre na subnanoescala son catalizadores máis poderosos que as da nanoescala.Estas subnanopartículas tamén poden catalizar as reaccións de oxidación dos hidrocarburos aromáticos de forma moito máis eficaz que os catalizadores que se usan actualmente na industria.Este estudo abre o camiño para unha mellor e máis eficiente utilización dos hidrocarburos aromáticos, que son materiais importantes tanto para a investigación como para a industria.

A oxidación selectiva dos hidrocarburos é importante en moitas reaccións químicas e procesos industriais e, como tal, os científicos buscaron formas máis eficientes de levar a cabo esta oxidación.Atopáronse nanopartículas de óxido de cobre (CunOx) útiles como catalizador para procesar hidrocarburos aromáticos, pero a procura de compostos aínda máis eficaces continuou.

No pasado recente, os científicos aplicaron catalizadores baseados en metais nobres formados por partículas a nivel subnano.Neste nivel, as partículas miden menos dun nanómetro e, cando se colocan sobre substratos axeitados, poden ofrecer superficies aínda maiores que os catalizadores de nanopartículas para promover a reactividade.

Nesta tendencia, un equipo de científicos que inclúe o profesor Kimihisa Yamamoto e o doutor Makoto Tanabe do Instituto Tecnolóxico de Tokio (Tokyo Tech) investigou as reaccións químicas catalizadas por subnanopartículas CunOx (SNP) para avaliar o seu rendemento na oxidación de hidrocarburos aromáticos.Os SNP CunOx de tres tamaños específicos (con 12, 28 e 60 átomos de cobre) producíronse dentro de marcos tipo árbore chamados dendrímeros.Apoiados sobre un substrato de circonio, aplicáronse á oxidación aeróbica dun composto orgánico cun anel de benceno aromático.

Utilizáronse a espectroscopia de fotoelectróns de raios X (XPS) e a espectroscopia infravermella (IR) para analizar as estruturas dos SNP sintetizados, e os resultados foron apoiados por cálculos da teoría da funcionalidade da densidade (DFT).

A análise XPS e os cálculos DFT revelaron un aumento da ionicidade dos enlaces cobre-osíxeno (Cu-O) a medida que diminuía o tamaño do SNP.Esta polarización do enlace foi maior que a observada nos enlaces Cu-O masivos, e a maior polarización foi a causa da actividade catalítica mellorada dos SNP CunOx.

Tanabe e os membros do equipo observaron que os SNP CunOx aceleraron a oxidación dos grupos CH3 unidos ao anel aromático, levando así á formación de produtos.Cando non se utilizou o catalizador CunOx SNP, non se formaron produtos.O catalizador cos SNP CunOx máis pequenos, Cu12Ox, tivo o mellor rendemento catalítico e demostrou ser o de maior duración.

Como explica Tanabe, "a mellora da ionicidade dos enlaces Cu-O coa diminución do tamaño dos SNP CunOx permite a súa mellor actividade catalítica para as oxidacións de hidrocarburos aromáticos".

A súa investigación apoia a afirmación de que hai un gran potencial para usar SNP de óxido de cobre como catalizadores en aplicacións industriais."O rendemento catalítico e o mecanismo destes SNP CunOx sintetizados controlados por tamaño serían mellores que os dos catalizadores de metais nobres, que se usan máis habitualmente na industria na actualidade", di Yamamoto, que insinua o que os SNP CunOx poden lograr no futuro.

Material proporcionado polo Instituto Tecnolóxico de Tokio.Nota: o contido pódese editar polo estilo e a lonxitude.

Recibe as últimas noticias científicas cos boletíns de correo electrónico gratuítos de ScienceDaily, actualizados diariamente e semanalmente.Ou consulta as fontes de noticias actualizadas cada hora no teu lector RSS:

Cóntanos o que pensas de ScienceDaily: aceptamos comentarios positivos e negativos.Tes algún problema ao usar o sitio?Preguntas?