Los elementos ligeros marcan la diferencia en la catálisis de metales nobles
Los metales nobles se han utilizado ampliamente como catalizadores heterogéneos porque destacan fácilmente con una alta actividad y selectividad para muchas reacciones de interés tanto científico como industrial. Desde hace al menos un siglo, se sabe que algunos elementos ligeros de aleación con radios atómicos pequeños penetran fácilmente en el lugar intersticial de la red metálica. También se ha descubierto que el rendimiento catalítico de los metales nobles es muy sensible a una baja cantidad de elementos ligeros (porejemplo, H, C y B) en algunos casos. Estos catalizadores muestran cierta singularidad en comparación con los catalizadores tradicionales de aleación metálica, lo que provoca efectos novedosos en las modificaciones geométricas y electrónicas de los metales nobles para la optimización de las propiedades catalíticas.
La introducción de especies atómicas ligeras (por ejemplo, H, B, C y N) en las redes de metales nobles desempeña un papel importante en la optimización del rendimiento catalítico mediante la modulación de las propiedades estructurales y electrónicas. Se resumen las diversas funciones de los átomos ligeros en la promoción de la actividad catalítica de los metales nobles, como la transformación de fase, la redistribución de la carga, el efecto de deformación, el efecto de ligando, el efecto de conjunto y la química de subsuperficie.
Chinese Journal of Catalysis
En comparación con la modificación de catalizadores de metales nobles con metales de transición, la aleación de catalizadores de metales nobles con átomos de elementos ligeros ha recibido relativamente poca atención en estudios anteriores. Los principales obstáculos para estudiar ampliamente los catalizadores de metales nobles implantados con elementos ligeros incluyen la dificultad de controlar con precisión y observar directamente los elementos de aleación ligeros debido a su pequeño tamaño atómico, su baja concentración y su distribución no uniforme, lo que limita la capacidad de establecer relaciones directas entre estructura y actividad. En los últimos veinte años, se ha avanzado considerablemente en el diseño racional de los átomos ligeros en los metales nobles para modular la actividad catalítica. El rápido proceso de los métodos avanzados de caracterización proporciona poderosas herramientas para observar directamente las posiciones de los átomos ligeros y comprender en profundidad sus modificaciones estructurales con respecto a los metales madre. Además, el gran desarrollo de la química computacional permite identificar rápidamente nuevos catalizadores y revelar el papel de los elementos ligeros intersticiales en la promoción de las capacidades catalíticas.
Recientemente, un equipo de investigación dirigido por el profesor Xiaoxin Zou, de la Universidad de Jilin (China), presenta una visión general de los recientes avances en materia de modificación de metales nobles con elementos ligeros de aleación para diversas reacciones catalíticas y, en particular, para aplicaciones relacionadas con la energía. Se resumen los tipos, la ubicación, la concentración y el grado de ordenación de los átomos ligeros como factores principales que funcionan en los catalizadores basados en metales nobles, haciendo hincapié en cómo pueden controlarse racionalmente para promover la actividad y la selectividad. Se destacan las estrategias sintéticas desarrolladas para incorporar elementos ligeros, así como los métodos teóricos y experimentales para comprender los efectos de la aleación. Además, se resume la diversa gama de elementos ligeros de aleación (incluyendo H, B, C, N y otros) en varios metales nobles. También se discuten los retos actuales y las perspectivas futuras en el desarrollo de catalizadores basados en metales nobles altamente eficientes y modificados con elementos ligeros.
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