Catálise Baseada em Ferrecidade: Química de Superfície Comutável

A máxima eficiência de uma superfície catalítica fixa ocorre quando a força da interação adsorvato-superfície é ótima conforme o princípio de Sabatier: forte o suficiente para impulsionar as reações para frente, mas fraca o suficiente para permitir a desorção dos produtos. Tal compromisso pode limitar fundamentalmente a atividade catalítica. Uma solução é criar uma superfície com atividade comutável entre ligação forte (dissociação rápida) e ligação fraca (desorção fácil). Com base na teoria de primeiros princípios, descrevemos uma classe de catalisadores composta por uma monocamada epitaxial de um óxido de metal de transição sobre um substrato ferroelectrico de óxido, onde a reversão do estado de polarização ferroelectrico comuta a atividade da superfície entre esses dois limites. Como exemplo, uma monocamada de CrO2 sobre PbTiO3 ferroelectrico permite a decomposição direta de NOx e oxidação de CO, contornando a intoxicação por oxigênio e enxofre. As tendências de energia de ligação que calculamos são explicadas por uma generalização do modelo canônico da banda d para metais de transição para superfícies de óxido metálico combinado com efeitos de transferência de carga.