Los secretos nanométricos de la catálisis

Los catalizadores son materiales que favorecen las reacciones químicas sin consumirse. Hoy en día, los catalizadores se utilizan en numerosos procesos industriales, desde la producción de fertilizantes hasta la fabricación de plásticos. Por ello, los catalizadores tienen una enorme importancia económica. Un ejemplo muy conocido es el catalizador instalado en los sistemas de escape de humos de los coches. Esos catalizadores contienen metales preciosos como el platino, el rodio y el paladio, que permiten convertir el monóxido de carbono (CO), altamente tóxico, en dióxido de carbono (CO2) y reducir la cantidad de óxidos de nitrógeno (NOx), que son perjudiciales.

A pesar de su uso generalizado y de su gran importancia, aún se desconocen muchos detalles importantes sobre el funcionamiento de los distintos catalizadores.

La situación puede que comience a cambiar a partir de ahora, gracias a una observación pionera realizada por el equipo de Andreas Stierle, del Sincrotrón Alemán de Electrones (DESY, por sus siglas en alemán).

Usando rayos X de alta intensidad, Stierle y sus colegas han observado en plena catálisis a una nanopartícula catalizadora, con un tamaño de unos 100 nanómetros.

Este logro ha revelado por primera vez cómo cambia la composición química de la superficie de una nanopartícula individual en condiciones de reacción química, haciéndola más activa. El equipo ha medido incluso la tensión mecánica en su superficie.

El análisis de rayos X reveló la forma exacta y completa en 3D de una nanopartícula catalizadora individual y reveló cambios en su tensión superficial y en la composición química de la superficie durante diferentes modos de funcionamiento. (Imagen: Science Communication Lab for DESY)

El avance logrado es un paso importante hacia el análisis nanométrico generalizado de materiales catalíticos industriales.

Hasta ahora, los científicos habían tenido que limitarse a confeccionar sistemas modelo en el laboratorio para llevar a cabo tales investigaciones.

Stierle y sus colegas detallan sus observaciones pioneras en la revista académica Science Advances, bajo el título “Single alloy nanoparticle x-ray imaging during a catalytic reaction”. (Fuente: NCYT de Amazings)