Hopcalita es el nombre comercial de una serie de mezclas que consisten principalmente en óxidos de cobre y manganeso , que se utilizan como catalizadores para la conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono cuando se exponen al oxígeno del aire a temperatura ambiente.
El nombre "hopcalita" proviene de la Universidad Johns Hopkins - "Hop" y de la Universidad de California - "Cal", donde se llevaron a cabo investigaciones básicas sobre el monóxido de carbono durante la Primera Guerra Mundial y estos catalizadores fueron descubiertos en 1918. [1] [ cita necesaria ]
Se conoce una variedad de composiciones, como "hopcalita II" que es aproximadamente 60% de dióxido de manganeso y 40% de óxido de cobre (la relación molar MnO 2 :CuO es 1,375) [2] y "hopcalita I" que es una mezcla de 50 % MnO , 30 % CuO , 15 % Co 2 O 3 y 5 % Ag 2 O . [2] [3] La hopcalita tiene las propiedades de una masa porosa y se asemeja al carbón activado en su apariencia. [1]
Si bien los catalizadores típicos de hopcalita se preparan calcinando mezclas íntimas de óxidos y carbonatos, [4] se han empleado varias técnicas para producir hopcalitas en el laboratorio y a escala industrial, como la mezcla física de los óxidos metálicos (finamente divididos), co- precipitación de óxidos metálicos a partir de soluciones de sales metálicas (ver sales ), descomposición térmica de mezclas de nitratos metálicos (ver nitrato ) y carbonatos metálicos (ver carbonato ), síntesis en un solo paso mediante pirólisis por pulverización de llama a partir de sistemas precursores orgánicos e inorgánicos, p.ej. [ 5] También se han descrito catalizadores de hopcalita en nanofase. [6]
Aunque los catalizadores basados en hopcalita se han utilizado en la práctica durante décadas, aún quedan abiertas muchas preguntas sobre su modo de acción. Esto se debe a sus complejas estructuras, que dificultan la obtención de información sobre los centros activos y los mecanismos de catálisis y desactivación.
La hopcalita se utiliza ampliamente en equipos de protección respiratoria personal (EPR) y equipos de protección colectiva, entre otros. A continuación se enumeran los diferentes usos de los catalizadores de hopcalita:
En los equipos de protección respiratoria, la hopcalita se utiliza para facilitar la rápida oxidación del monóxido de carbono tóxico a dióxido de carbono inofensivo con el oxígeno del aire, que luego se une químicamente a una capa de hidróxido de sodio , eliminando así el CO de la corriente de aire (que de lo contrario no se elimina mediante filtros de aire de carbón activado). [7] El vapor de agua envenena el catalizador de hopcalita, por lo que para protegerlo contra el vapor de agua se introduce un filtro adicional a base de gel de sílice . Además de eso, la capa de hopcalita está protegida por un filtro mecánico y una capa de carbón activado, purifica el aire de otros contaminantes. [8] [9] [10] El funcionamiento de los detectores de monóxido de carbono (CO), por otro lado, se basa en registrar el calor liberado durante la oxidación catalítica del monóxido de carbono (CO) a dióxido de carbono (CO 2 ).
Aunque se utilizan principalmente para catalizar la conversión de CO en CO 2 , los catalizadores de hopcalita también se utilizan para eliminar óxido de etileno y otros COV , así como ozono de corrientes de gas. [11] Además, las hopcalitas catalizan la oxidación de diversos compuestos orgánicos a temperaturas elevadas (200–500 °C).