Exploración de rutas sintéticas para lograr clusters estables como cocatalizadores
Una colaboración entre los grupos de Daniel Crespo del Departamento de Física y Jordi Llorca y Lluís Soler del Departamento de Ingeniería Química ha estudiado nuevas rutas para obtener catalizadores a partir de clústeres de Pd dispersos sobre TiO2.
Los clusters metálicos soportados se consideran cocatalizadores prometedores en fotocatálisis heterogénea debido a sus estructuras geométricas singulares y su reactividad única. Sin embargo, explorar rutas sintéticas eficientes que den como resultado clústeres compatibles estables con sitios activos personalizados es una tarea urgente pero desafiante. Se sintetizó un fotocatalizador con grupos de Pd altamente dispersos en TiO2 mediante un procedimiento de molienda de bolas de baja energía y un solo paso a partir de partículas de TiO2 y sal de acetato de paladio, sin emplear ningún ligando orgánico para estabilizar los sitios activos.
Los investigadores investigaron los parámetros de síntesis relevantes y caracterizaron los fotocatalizadores producidos mediante varias técnicas microscópicas y espectroscópicas, incluidas las mediciones de sincrotrón, para desentrañar el origen de esta fotoactividad mejorada y correlacionar adecuadamente las propiedades superficiales de los clústeres/nanopartículas de paladio en TiO2 con la actividad fotocatalítica, que está a la vanguardia de los estudios de fotocatálisis en la actualidad. Han demostrado, por primera vez, que la arquitectura ultrapequeña particular lograda por el método mecanoquímico da como resultado una separación de carga eficiente, baja resistencia a la transferencia de carga y una alta respuesta de fotocorriente. Esto representa un enfoque atractivo para diseñar fotocatalizadores de semiconductores metálicos altamente activos, que pueden explorarse más a fondo para una gran variedad de aplicaciones fotocatalíticas.
Se creó un efecto de interacción especial entre los grupos de Pd y el soporte de titania en fotocatalizadores de Pd/TiO2-BM durante el proceso fotocatalítico bajo iluminación ultravioleta. Es importante destacar que esta interfaz de óxido de metal en particular desempeñó un papel crucial en la estabilización de Pd para la reacción fotocatalítica posterior, lo que resultó en una actividad sobresaliente durante tiempos de prueba más largos.
La estrategia mecanoquímica puede abrir nuevas perspectivas para la fabricación de grupos metálicos estables soportados sobre óxidos como catalizadores mejorados sin emplear ningún ligando orgánico para estabilizar los sitios activos. Por lo tanto, los métodos mecanoquímicos aparecen como candidatos viables para sustituir los procedimientos de síntesis convencionales que involucran el uso de estabilizadores químicos en la síntesis de grupos catalíticos soportados.
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