El apoyo impulsa el destino de los nanoclusters de oro protegidos como catalizadores
La elección de un material de soporte puede tener efectos drásticos en la estructura del catalizador
En colaboración con los experimentadores de la Universidad de Gante, Bélgica y la Universidad de Utrecht, Países Bajos, los investigadores del Centro de Nanociencia (NSC) de la Universidad de Jyväskylä, han descubierto recientemente que la elección de un material de soporte para los modelos de catalizadores, hecho de nanoclusters de oro protegidos por moléculas orgánicas, puede tener efectos drásticos en la estructura del catalizador. En ciertos soportes, los clusters se desintegran completamente, mientras que en otros, la capa orgánica protectora se desprende dejando intactos los nanoclusters metálicos que pueden actuar como catalizadores de una reacción deseada.
La investigación realizada para la portada de Chemistry-A European Journal en junio de 2020. En la imagen: grupos de oro (gemas amarillas) protegidos por moléculas orgánicas (gemas rosas y azules) se dividen de dos maneras diferentes en función del soporte en el que se depositan. En el caso que se muestra a la izquierda, el cúmulo de oro se descompone completamente en especies monoatómicas, mientras que en el caso que se muestra a la derecha, las moléculas orgánicas se alejan dejando el cúmulo de oro intacto listo para la catálisis.
The University of Jyväskylä
Los catalizadores son importantes para producir sustancias químicas utilizadas en nuestra vida diaria. Ahorran mucha energía y hacen que las reacciones químicas sean más rápidas en comparación con sus homólogos no catalizados.
Los nanomateriales, especialmente los nanoclusters metálicos, se utilizan ampliamente debido a su gran eficacia y generalmente se colocan en un soporte de óxido inactivo para estas aplicaciones. Sin embargo, estos nanoclusters son a veces menos estables, y están protegidos por lo tanto con una capa de moléculas orgánicas. El presente estudio es un paso importante hacia el diseño, el control y la síntesis de catalizadores con soporte atómico preciso y con propiedades físicas y químicas adaptadas.
Se depositaron nanoclusters de oro (Aun) de diferentes tamaños protegidos por moléculas orgánicas de fosfina en cuatro soportes diferentes y se midieron sus propiedades mediante espectroscopia de absorción de rayos X. En los soportes de ácido Bronsted (superficies con tendencia a desprender protones), los cúmulos se fragmentaron completamente rompiendo el cúmulo de Au, mientras que en los soportes de ácido Lewis (superficies con tendencia a ganar electrones) la capa orgánica de fosfina se desprendió dejando el cúmulo metálico Aun conservando el tamaño original del cúmulo.
Los modelos teóricos desarrollados en Jyväskylä explicaron las observaciones experimentales estudiando la transferencia de carga entre el soporte y los cúmulos.
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