Il nuovo ambiente di sperimentazione offre uno spaccato dei processi termocatalitici
"Questo sviluppo rappresenta una pietra miliare significativa, in particolare per i raggi X morbidi..."
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Una nuova cella di misura consente, per la prima volta, di effettuare analisi con raggi X morbidi e duri a pressioni elevate fino a 20 bar e temperature fino a 400 °C. Ciò fornisce nuove informazioni sui processi termocatalitici, come la sintesi di Fischer-Tropsch per la produzione di combustibili sintetici. Lo sviluppo della cella di misura è considerato un risultato significativo nell’ambito del progetto Care-O-Sene.
L’innovativa cella di misura rende possibili, per la prima volta, misurazioni in situ/operando mediante spettroscopia di assorbimento dei raggi X (XAS) in condizioni di alta pressione e temperatura. La cella è adatta all’uso sia nella gamma di energie dei raggi X morbidi che in quella dei raggi X teneri/duri ed è stata progettata per la stazione finale “Operando Absorption and Emission Spectroscopy” (OÆSE) presso l’Energy materials In-situ Laboratory Berlin (EMIL) dell’impianto di sincrotrone BESSY II. L’allestimento consente lo studio delle reazioni catalitiche gas-solido ad alta pressione in condizioni operative realistiche fino a 20 bar e fino a 400 °C. «Molte reazioni catalitiche di importanza industriale avvengono in tali condizioni, ad esempio la sintesi Fischer-Tropsch, utilizzata in tutto il mondo per la produzione di idrocarburi», afferma il dott. Athanasios Skaltsogiannis, ricercatore post-dottorato del progetto Care-O-Sene che lavora nel team del prof. Marcus Bär.
La dott.ssa Catalina Jimenez, coordinatrice scientifica delle attività Care-O-Sene presso l’HZB, sottolinea: «Questo sviluppo rappresenta una pietra miliare significativa, in particolare per i raggi X morbidi, poiché questi ultimi subiscono un’attenuazione notevolmente maggiore nei solidi e nei gas altamente pressurizzati rispetto ai raggi X teneri/duri». Di conseguenza, gli studi di spettroscopia di assorbimento dei raggi X morbidi (XAS) sono stati finora limitati a pressioni atmosferiche (o leggermente superiori). Tuttavia, le misurazioni XAS che utilizzano i raggi X morbidi offrono informazioni dettagliate sulle proprietà chimiche ed elettroniche di campioni contenenti elementi quali carbonio, azoto e ossigeno, o metalli di transizione.
Sulla rivista «ACS Photon Science», il team, che ha coinvolto anche colleghi del gruppo dedicato all’ambiente dei campioni dell’HZB e della cattedra di Tecnologia Chimica e Catalisi del KIT, descrive la progettazione del nuovo ambiente per i campioni e ne dimostra il funzionamento attraverso la misurazione della reazione redox di un film sottile di Co/Mn. Grazie a questa cella di misura di nuova concezione, è ora possibile studiare numerosi processi catalitici rilevanti dal punto di vista industriale in condizioni realistiche.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
Pubblicazione originale
Athanasios Skaltsogiannis, Frank Behrendt, Catalina E. Jimenez, Raul Garcia-Diez, Anna Efimenko, Mihaela Gorgoi, Daniel Amkreutz, William Smith, Regan G. Wilks, Anna Zimina, Jan-Dierk Grunwaldt, Dirk Wallacher, Marcus Bär: In-situ/operando soft and hard XAS cell enabling the investigation of thermal catalytic reactions at pressures of up to 20 bar; ACS Photon Science (2026)
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