Nanopartículas de óxidos denarios como catalizadores altamente estables para la combustión de metano

 

Las nanopartículas de óxidos que contienen varios elementos se estudian ampliamente para su  aplicación en catálisis. En la actualidad, las nanopartículas de óxidos suelen estar limitadas a unos cuantos cationes, debido a  que la mezcla de múltiples elementos conduce a la segregación y a la producción de sustancias multifásicas.

 

Un equipo internacional de científicos propuso una manera de sintetizar nanopartículas monofásicas de óxido de múltiples elementos con composición, tamaño y estructura controlados. Los autores realizaron la síntesis mediante calentamiento a temperaturas altas obtenidas por efecto Joule. Mezclaron soluciones de sales metálicas que se aplicaron a sustratos de fibras de carbono, las cuales se pegaron a electrodos y se conectaron a una fuente de corriente. Al pasar diferentes corrientes a través de los electrodos, se logró un calentamiento rápido (de 10 a 500 milisegundos) a temperaturas de hasta mil quinientos grados Celsius que promovió la descomposición de las sales y la formación de nanopartículas de los óxidos deseados, sin aglomeración. En el caso de metales más activos y fácilmente oxidables (como Ca, Mg y Mn), este tratamiento fue suficiente para formar nanopartículas de óxidos multimetálicos. Para metales menos activos (como Cu, Ni y Pd) se requirieron cambios en la presión parcial de oxígeno.

 

Esta metodología permitió la mezcla de átomos con potenciales de oxidación muy diferentes (incluido el paladio), ampliando significativamente la variación en la composición. Así, se obtuvieron nanopartículas que contienen simultáneamente hasta diez metales diferentes (óxidos denarios). Se demostró que, con el catalizador de nanopartículas de óxidos denarios, se logra la combustión catalítica de metano a 400 grados Celsius, y la eficiencia del catalizador permanece sin cambios durante cien horas.

 

El método propuesto permite crear materiales multielemento para obtener catalizadores altamente estables.

 

Los resultados fueron publicados recientemente en Nature Catalysis