La lotta alle emissioni si fa con singoli atomi di platino

La lotta alle emissioni si fa con singoli atomi di platino

I catalizzatori che utilizzano supporti con metalli nobili, tra cui il platino, hanno una importanza cruciale in molti processi chimici industriali1; sono inoltre i più utilizzati, grazie alle loro alta attività e/o selettività per un largo numero di reazioni chimiche rilevanti. Generalmente, in questi sistemi, i metalli nobili sono finemente dispersi su un supporto con un’area molto ampia, per permettere l’utilizzo delle componenti attive. La dimensione delle particelle di metallo quindi è il fattore più importante che determina l’efficienza del catalizzatore1.

La reazione di catalisi utilizzando atomi singoli di platino

È di recente pubblicazione sulla rivista Nature Materials lo studio ad opera di un team di ricerca internazionale (tra cui figura anche l’Italia) rivolto all’esplorazione di possibili ottimizzazioni della catalisi da parte del platino.

L’innovazione investigata dal gruppo di ricerca sta proprio nella quantità di platino utilizzato sul substrato catalizzatore: studi recenti hanno mostrato che il platino può coesistere in forma di nanoparticelle e di singoli atomi e che tramite approcci di sintesi mirata, è possibile produrre esclusivamente singoli atomi.

Se oggi sono comunemente utilizzati gruppi di atomi di platino, metallo idoneo allo scopo per merito della sua attività di catalizzazione, lo studio analizza le proprietà di un nuovo tipo di catalizzatori caratterizzati da singoli atomi di platino sul substrato, che svolgono la funzione di catalisi.

Per lo studio è stato utilizzato un catalizzatore resistente alla sinterizzazione composto da atomi di platino depositati in modo uniforme su un substrato di anatasio, minerale a base di biossido di titanio.

Singoli atomi di platino sono in grado di adattarsi localmente alle condizioni di catalizzazione

Attraverso la microscopia in situ a risoluzione atomica e caratterizzazione spettroscopica i ricercatori hanno potuto dimostrare che atomi isolati di platino sono in grado adattarsi localmente mostrando una serie di stati di ossidazione particolari che cambiano in risposta a diverse condizioni ambientali. Questo determina una grande influenza sulla reattività chimica: per determinarla con precisione quindi, secondo gli autori, non è sufficiente mostrare che le specie reattive della catalizzazione sono disperse in modo uniforme nel substrato, ma bisogna tenere in considerazione come questo reagisce a diverse condizioni ambientali ed effettuare una caratterizzazione dettagliata dell’ambiente locale. Questa particolare caratteristica potrebbe essere utilizzata per controllare l’efficienza delle reazioni di catalizzazione. 

È possibile leggere l’abstract dello studio a questo link.

Bibliografia

  1. Quiao et al. Single-atom catalysis of CO oxidation using Pt1/FeOx. Nat Chem. 2011 Jul 22;3(8):634-41.