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Un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología Química (ITQ), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat Politècnica de València (UPV), ha 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, ha sido publicada por la revista Nature Materials.

Las zeolitas, de uso habitual en procesos catalíticos con gran impacto en la industria petroquímica, la química fina o la separación de gases

La aplicación de átomos metálicos y sus agrupaciones, llamadas clústeres, resulta de gran utilidad en el campo de la catálisis, proceso que permite aumentar la velocidad de las reacciones químicas. Para ello, es necesario generar átomos y clústeres estables en un soporte sólido, lo cual presenta una enorme dificultad.

Por su parte, 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 en el ITQ y director del trabajo, explica que "las propiedades catalíticas de los átomos y los clústeres metálicos son muy apreciadas en el campo de la catálisis debido a que son diferentes de las propiedades que presentan las nanopartículas y las partículas de mayor tamaño".

Átomos y clústeres metálicos en zeolitas con alta estabilidad a 540°C

Los investigadores del ITQ han conseguido obtener átomos y clústeres de platino a escala subnanométrica encapsulados en una zeolita con una alta estabilidad ante las temperaturas elevadas, lo que los hace idóneos para ser empleados en procesos catalíticos.

"Buscábamos un método sencillo", prosigue Corma, "que nos permitiera incorporar átomos y clústeres metálicos en zeolitas con alta estabilidad a temperaturas en torno a los 540ºC. 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".

Con la colaboración de la Universidad de Zaragoza y la European Synchrotron Radiation Facility (Francia)

Raúl Arenal, investigador de la Agencia Aragonesa para la Investigación y el Desarrollo del Instituto de Nanociencia de Aragón (Universidad de Zaragoza), añade que "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".

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, ampliamente utilizadas por todo tipo de industrias, desde la petroquímica a la de los detergentes, pasando por el sector de los materiales absorbentes.