Per ridurre le emissioni di monossido di carbonio basta un atomo di platino

Per ridurre le emissioni di monossido di carbonio basta un atomo di platino. Questa la scoperta di un gruppo di ricercatori dell’Università di California a Santa Barbara e Irvine, guidati dal professor Phillip Christopher, in collaborazione con ricercatori del dipartimento di Scienza dei materiali dell’Università di Milano-Bicocca, coordinati da Gianfranco Pacchioni, docente di Chimica e prorettore alla Ricerca dell’Ateneo. Una ricerca riportata nello studio “Structural evolution of atomically dispersed Pt catalysts dictates reactivity” pubblicato sulla rivista “Nature Materials”.

Il platino è uno dei metalli nobili lei cui particelle, disperse su un supporto inerte, sono alla base dei catalizzatori. La loro presenza è necessaria per controllare le emissioni dei veicoli, raffinare il petrolio, generare energia nelle celle a combustibile. Senza i catalizzatori, per fare un esempio, l’aria delle nostre città sarebbe irrespirabile. Solo che questi metalli sono tra gli elementi meno abbondanti sulla terra e il loro costo è proprio legato alla loro disponibilità: minore è la quantità esistente, maggiore è il prezzo.

Per lo stesso motivo, è evidente che il costo dei catalizzatori diminuisce riducendo la dimensione delle particelle e la quantità di sostanza utilizzata. Progettare catalizzatori basati su singoli atomi di metalli preziosi rappresenta la nuova frontiera della ricerca in questo campo. Le equipe delle Università di California e di Milano-Bicocca, usando tecniche di caratterizzazione microscopica e spettroscopica ad alta risoluzione in combinazione con simulazioni teoriche avanzate, sono riuscite a identificare il comportamento dinamico di singoli atomi di platino depositati su biossido di titanio e il loro ruolo nel promuovere reazioni di rilevanza ambientale come la ossidazione del monossido di carbonio.

«Questo lavoro ha mostrato come i cambiamenti di coordinazione degli atomi di platino con la temperatura abbiano una forte influenza sulla reattività chimica e come possano essere utilizzati per controllare le prestazioni del catalizzatore», spiega Gianfranco Pacchioni. Il risultato? Un catalizzatore basato su singoli atomi di platino – e quindi su una piccola quantità di sostanza – è in grado di ottenere ottime prestazioni. Un riscontro importante, visto che in un grammo di platino ci sono circa ben 10²¹ atomi, un numero enorme».