Verso una nuova classe di catalizzatori eterogenei
Un'importante classe di catalizzatori eterogenei per applicazioni tecnologiche nei campi della produzione energetica e protezione ambientale è costituita da nanoparticelle di metallo supportate da ossidi ceramici, sistemi strategici per molteplici applicazioni quali la produzione e purificazione di idrogeno, o la purificazione dei gas di combustione delle automobili. La reattività di questi sistemi è controllata da proprietà catalitiche intrinseche del metallo supportato (ad esempio Au, Pt, o Pd), ma può essere efficacemente aumentata dalla presenza di particolari supporti ossidi, quali ad esempio l'ossido di Cerio (CeO o ceria) oggetto del presente lavoro di ricerca, che ha coinvolto ricercatori del centro Democritos del CNR-IOMdi Trieste. L'ossigeno reticolare di cui sono costituiti tali ossidi, infatti, può partecipare alle reazioni da catalizzare, rendendo possibili reazioni di ossidazione o riduzione anche in ambienti chimici in cui tali reazioni sarebbero sfavorite. I ricercatori, mediante simulazione numerica basata sulla teoria quantistica del funzionale densità, hanno fornito una descrizione su scala atomica dei meccanismi che governano la capacità dell'ossido di cerio di promuovere una reazione di ossidazione modello (l'ossidazione di CO a CO2): lo studio effettuato dimostra che l'adsorbimento dei reagenti (CO molecolare) è selettivo su particolari facce cristallografiche che non sono quelle termodinamicamente più stabili. Si è trovato inoltre che il chemisorbimento di CO molecolare sulla superficie di CeO2 comporta una redistribuzione elettronica che riduce la superficie ed induce la formazione di carbonati superficiali. Questi sono precursori per il desorbimento di CO2, il quale avviene mediante la formazione di un difetto cristallino sulla superficie del catalizzatore (vacanza di ossigeno).
Autori: M. Huang e S. Fabris
Titolo: CO Adsorption and Oxidation on Ceria Surfaces from DFT+U Calculations
Rivista: Journal of Physical Chemistry C
Anno: 2008
Riferimenti bibliografici: Vol. 112, pp. 8643-8648 (2008)