Estudios espectroscópicos y computacionales in situ sobre un catalizador de MnO2–CuO para su uso en la descomposición de compuestos orgánicos volátiles

Se llevaron a cabo espectroscopía in situ de espectroscopía de absorción de rayos X de borde cercano (NEXAFS) y cálculos de teoría del funcional de densidad para demostrar el mecanismo de descomposición del acetato de etilo de propilenglicol metílico (PGMEA) en un catalizador de MnO2-CuO. La actividad catalítica de MnO2-CuO fue mayor que la de MnO2 a bajas temperaturas, aunque las propiedades porosas de MnO2 eran similares a las de MnO2-CuO. Además, mientras que el estado químico de MnO2 permaneció constante tras la dosificación de PGMEA a 150 °C, MnO2-CuO se redujo en condiciones idénticas, como lo confirmó la espectroscopía in situ NEXAFS. Estos resultados indican que la presencia de Cu en el catalizador MnO2-CuO permite la liberación de oxígeno a temperaturas más bajas. Más específicamente, el oxígeno liberado se originó de la parte Mn-O-Cu en la capa superior de la estructura MnO2-CuO, como lo confirmó el cálculo de las energías de liberación de oxígeno en varias posiciones de oxígeno de MnO2-CuO. Además, los cambios espectrales en el espectro in situ de NEXAFS de MnO2-CuO tras la reacción catalítica a 150 °C correspondieron bien con los del espectro NEXAFS simulado tras la liberación de oxígeno de Mn-O-Cu. Finalmente, tras la finalización de la reacción catalítica, las cantidades de funciones de lactona y éter en PGMEA disminuyeron, mientras que se observó la formación de enlaces C=C.