Valencia, 16 de juliol de 2019. Les zeolites són materials cristal·lins amb una estructura de petits porus regulars que permeten l'entrada de molècules en el seu interior. En funció de la composició química i la topologia d'aquests porus estructurals, permeten desenvolupar diferents reaccions químiques. Avelino Corma, investigador del CSIC a l'Instituto de Tecnología Química, explica que "un dels majors reptes a l'hora de sintetitzar zeolites consisteix en ubicar els llocs actius dins de l'estructura de porus i cavitats de diferents dimensions de la seva estructura. Quan introduïm metalls amb propietats catalítiques com el platí dins d'una zeolita, aquests tendeixen a distribuir-se aleatòriament. Per això, la ubicació selectiva dels llocs actius en un tipus específic de porus o cavitat és un desafiament fonamental amb importants implicacions per a la seva aplicació catalítica".
Els investigadors afrontaven un triple repte que consistia a generar clústers metàl·lics subnanomètrics, que són petites agrupacions de pocs àtoms, dins d'una zeolita; aconseguir estabilitzar-los controlant les seves propietats reactives; i fer-ho tot en una zeolita MFI purament silícia per evitar la presència d'àcids en el material final. "Els clústers metàl·lics subnanomètrics plantegen el problema de la sinterització a altes temperatura, per sobre dels 500 °C. Això vol dir que tendeixen a cohesionar-se en blocs, el que limita la seva aplicació catalítica. Per això pensem que les zeolites podrien servir com un suport ideal per estabilitzar catalitzadors metàl·lics subnanomètrics", comenta Corma.
El grup de recerca va aconseguir situar en els canals sinusoïdals de zeolites MFI purament silícies clústers subnanomètrics de platí altament estables. I ho van demostrar mitjançant tècniques de microscòpia electrònica de resolució i tècniques integrades d'imatge de contrast de fase diferencial. A la línia de llum CLAESS del Sincrotró ALBA van realitzar experiments d'absorció de raigs X per caracteritzar els materials de les zeolites.
Els catalitzadors van mostrar "una gran estabilitat, selectivitat i activitat molt altes per a la deshidrogenació del propà per formar propilè, que és un procés amb múltiples aplicacions industrials. I no només això, pensem que aquesta estratègia d'estabilització també podria aplicar-se a altres metalls i altres materials porosos cristal·lins", conclou Corma.
Aquests resultats, que han estat publicats a la revista Nature Materials, ja han estat llicenciats.
Fig. Caracterizació dels materials de la zeolita Pt mitjançant espectroscopia d'absorció de raigs X.
