Investigadores del Instituto de Tecnología Química, centro mixto del Consejo Superior
de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València, han
descubierto una nueva técnica que permite generar átomos y clústeres de platino
estables encapsulados en una zeolita. Esta investigación, que podría tener múltiples
aplicaciones industriales, aparece publicada en la revista Nature Materials.
La aplicación de átomos metálicos y sus agrupaciones, llamadas clústeres, resulta muy
interesante para el campo de la catálisis, que es un proceso que permite aumentar la
velocidad de las reacciones químicas. Sin embargo, es muy difícil generar átomos y
clústeres estables en un soporte sólido.
Las zeolitas son materiales cristalinos con una estructura de pequeños poros regulares
que permiten la entrada de moléculas en su interior. En función de la composición
química y la topología de estos poros estructurales, se pueden desarrollar distintas
reacciones químicas. La estructura actúa como un tamiz, dejando pasar sólo aquellas
moléculas que sean más pequeñas que los poros; por este motivo las zeolitas se
utilizan habitualmente en muchos procesos catalíticos y tienen un gran impacto en
industrias como la petroquímica, la química fina o la separación de gases.
Avelino Corma, profesor de investigación del CSIC que trabaja en el Instituto de
Tecnología Química y que ha dirigido el trabajo, explica que “las propiedades
catalíticas de los átomos y clústeres metálicos son muy apreciadas en el campo de la
catálisis debido a que son diferentes de las propiedades que presentan las
nanopartículas y partículas de mayor tamaño”.
Los investigadores del Instituto de Tecnología Química han conseguido obtener
átomos y clústeres de platino a escala subnanométrica encapsulados en una zeolita
con una alta estabilidad ante las altas temperaturas, lo que los hace idóneos para ser
empleados en procesos catalíticos. “Buscábamos un método sencillo que nos
permitiera incorporar átomos y clústeres metálicos en zeolitas con alta estabilidad a
temperaturas en torno a los 540 ºC. Y lo que hicimos fue emplear un precursor de zeolita en dos dimensiones, llamado MWW, al que añadimos nanopartículas de platino
para que, durante el proceso mediante el cual se transforma en una zeolita de tres
dimensiones, llamada MCM-22, atrapara en sus cavidades átomos y clústeres de
platino”, concluye Corma.
“La observación directa, a nivel atómico, de estas estructuras híbridas de zeolitas con
átomos y clústeres de platino se ha realizado empleando los microscopios electrónicos
de transmisión de última generación disponibles en la Infraestructura Científica y
Técnica Singular ELECMI”, añade Raúl Arenal, investigador de la Agencia Aragonesa
para la Investigación y el Desarrollo en el Instituto de Nanociencia de Aragón de la
Universidad de Zaragoza.
Los resultados de este trabajo, en el que también ha participado la European
Synchrotron Radiation Facility de Francia, podrían aplicarse para generar zeolitas más
eficientes, que son ampliamente utilizadas por todo tipo de industrias, como la
petroquímica, la de los detergentes, o el sector de los materiales absorbentes.
Lichen Liu, Urbano Díaz, Raul Arenal, Giovanni Agostini, Patricia Concepción y Avelino Corma.
Generation of subnanometric platinum with high stability during transformation of a 2D
zeolite into 3D. Nature Materials. DOI: 10.1038/nmat4757
