Catalizzatori Bimetallici: Vantaggi e Usi Negli Impianti di Produzione
I catalizzatori bimetallici rappresentano una categoria essenziale di catalizzatori eterogenei, grazie alle loro proprietà catalitiche insolite derivanti dalla combinazione di due diversi componenti metallici. Nei processi industriali, i costi dipendono in parte dalla velocità delle reazioni coinvolte. Normalmente, un aumento della temperatura aumenta la velocità di reazione, ma spesso si ricorre all’uso di catalizzatori che, abbassando l’energia di attivazione, accelerano il processo. I catalizzatori porosi sono comunemente impiegati per aumentare la superficie di contatto, su cui avviene la reazione.
Vantaggi dei Catalizzatori Bimetallici
L’utilizzo di catalizzatori bimetallici comporta variazioni nella struttura atomica ed elettronica delle nanoparticelle, offrendo diversi vantaggi rispetto ai catalizzatori monometallici. Questi vantaggi includono modifiche geometriche ed elettroniche, effetti di stabilizzazione, sinergia e bifunzionalità, poiché ogni metallo può offrire una funzione diversa nell’ambito del meccanismo della reazione. Le ricerche sulla relazione tra configurazione elettronica dei metalli e la loro attività catalitica hanno sottolineato l’efficacia dei catalizzatori bimetallici nella catalisi eterogenea.
Inizialmente, le ricerche si concentrarono su catalizzatori formati dalla combinazione di nichel-cromo, rutenio-rame, osmio-rame, platino-iridio e platino-rutenio, impiegati in reazioni di idrogenazione, deidrogenazione e isomerizzazione. Negli ultimi anni, sono state condotte ricerche sulle attività catalitiche di catalizzatori bimetallici formati da elementi del Gruppo VIII come ferro, cobalto e nichel, e elementi del Gruppo IB come rame, argento e oro.
Usi dei Catalizzatori Bimetallici
I catalizzatori bimetallici vengono impiegati in una vasta gamma di reazioni, incluse la riduzione dell’ossigeno nelle celle a combustibile, la produzione di biocarburanti e la produzione di idrogeno. In particolare, essi dimostrano un’attività superiore e un’elevata selettività nella trasformazione delle biomasse rispetto ai catalizzatori tradizionali. Inoltre, il ruolo dei catalizzatori bimetallici nella produzione dell’idrogeno varia notevolmente a seconda delle diverse combinazioni.
Inoltre, le nanoparticelle di catalizzatori bimetallici mostrano proprietà chimiche e fisiche influenzate da entrambi i metalli. L’aggiunta di un altro metallo produce proprietà completamente diverse.
I catalizzatori bimetallici possono presentarsi con diverse strutture; ad esempio, un metallo particolarmente costoso può essere assemblato in posizioni specifiche sulla superficie di un altro metallo. Alcuni catalizzatori bimetallici possono avere una struttura cava che offre un elevato rapporto superficie/volume, bassa densità ed elevata superficie di contatto.