Catalisi a basso costo
Il disolfuro di molibdeno (MoS2) simula il comportamento di catalizzatori a base di metalli preziosi.


[17/07/2007]
Catalisi a basso costo All’interno di un progetto volto a cercare validi sostituti dei metalli preziosi che fossero meno dispendiosi per realizzare catalizzatori, alcuni ricercatori in Danimarca hanno prodotto idrogeno dall’acqua tramite una reazione catalizzata da un solfuro metallico a basso costo.
Le proprietà di superficie peculiari del platino, del rutenio e di pochi altri elementi prossimi a questi nella tavola periodica li rendono ideali per poter promuovere diverse reazioni chimiche: per esempio, sono largamente utilizzati per l’abbattimento degli inquinanti nei mezzi di trasporto e nei processi delle fuel cells; il costo eccessivo di questi materiali ha però spinto e motivato gli scienziati ad una ricerca di sostituti meno costosi.
Usando metodi di sintesi per controllare la taglia e la morfologia delle nanoparticelle di disolfuro di molibdeno, gli scienziati della Technical University of Denmark, presso Lyngby, hanno dimostrato che le particelle possono catalizzare la reazione di evoluzione dell’idrogeno (2H+ + 2e– → H2) in soluzione (Science 2007, 317, 100). Inoltre hanno verificato che questa reazione avviene lungo il perimtro delle particelle, invece che sull’intera superficie, un dettaglio di valore sia dal punto di vista teorico che pratico.
La reazione di evoluzione gassosa (detta anche reazione radicalica), che avviene nel cuore del sistema solare di produzione dell’idrogeno tramite la scissione dell’acqua e funziona in senso inverso nelle fuel cells, è un classico esempio di reazione catalizzato dai metalli nobili; precedenti studi teorici avevano ipotizzato, come detto in precedenza, che la reazione si sviluppasse sul perimetro, ma fino ad oggi non se ne era verificata l’effettiva attività.
Al fine di preparare le nanoparticelle, il ricercatore Thomas F. Jaramillo, il professore di fisica Ib Chorkendorff, ed i loro collaboratori hanno utilizzato un sistema di deposito di vapori e trattamenti termici per permettere la reazione tra il molibdeno con l’idrogeno solforoso su una superficie d’oro. Tramite una accurata scelta di condizioni operative, il team è stato capace di controllare la progressione della sinterizzazione delle particelle, di conseguenza riuscendo così a controllare la dimensione delle particelle e il relativo numero di atomi che risiedevano sulla superficie cristallina ed il sottilissimo confine del perimetro. Dopo aver analizzato i campioni di MoS2 utilizzando microscopi a scansione, il gruppo di ricerca ha misurato l’attività delle particelle tramite celle elettrochimiche e ha determinato che l’evoluzione dell’idrogeno è linearmente correlata con il numero di particelle site sul perimetro.

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