Científicos chinos del Instituto de Física Química de Dalian (DICP) han descubierto una estructura atómica previamente desconocida en el óxido de níquel que mejora significativamente la conversión del metano. Este hallazgo explica por qué el óxido de níquel, en lugar del níquel metálico, es el principal impulsor de la reacción y permite la creación de catalizadores con un contenido de níquel drásticamente reducido.
La investigación, liderada por los profesores Tao Zhang, Aiqin Wang y Xiaoyan Liu del DICP, junto con los profesores Wei Liu (DICP), Tao Yang (Universidad de Xi'an Jiaotong) y Graham J. Hutchings (Universidad de Cardiff), se centró en la oxidación parcial del metano (OPM), un proceso utilizado para crear gas de síntesis para combustibles y productos químicos. Durante años, se creyó que las nanopartículas de níquel metálico (Ni) eran los centros activos clave en la OPM. Sin embargo, el equipo cuestionó si el Ni metálico observado después de la reacción era realmente responsable de la catálisis o simplemente un subproducto del proceso.
Los científicos crearon un catalizador Ni/Al2O3 que contenía solo un 0,8% en peso de Ni utilizando un método de microemulsión. Este catalizador de bajo contenido de níquel demostró un alto nivel de rendimiento, convirtiendo el 92% del metano con una selectividad del 87,0% para CO y H2, manteniendo una relación molar estable de H2/CO de 2,0. Sorprendentemente, después de la reacción, apenas se detectó Ni metálico en el catalizador.
A pesar del contenido mínimo de níquel, el rendimiento del catalizador rivalizó con el de un catalizador que contenía diez veces más níquel (8,0% en peso de Ni/Al2O3 producido mediante impregnación). El catalizador de baja carga también superó a un catalizador similar de bajo contenido de níquel preparado utilizando el método de impregnación, que solo exhibió combustión de metano en lugar de una OPM efectiva. El descubrimiento revela la fuente a escala atómica de la actividad catalítica y destaca la importancia de observar los catalizadores en condiciones de funcionamiento realistas.
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