p Por duas décadas, manipular materiais em nanoescala para desenvolver catalisadores eficientes para várias aplicações, incluindo tratamento de água, tem sido o padrão ouro no campo. Mas um novo estudo é ainda menor - até um único átomo, o limite teórico na redução do tamanho do material. E os resultados mostram uma grande melhoria na eficiência, com novas propriedades surpreendentes que não podem ser alcançadas por nanomateriais. p O estudo, liderado pelo laboratório de Jaehong Kim, o Henry P. Becton Sr. Professor e Catedrático de Engenharia Química e Ambiental, foi uma colaboração entre Yale, Arizona State University, e o Laboratório Nacional de Brookhaven. Foi publicado esta semana em Nature Communications .

p Quando se trata de catalisadores de tratamento de água, que são usados ​​para decompor os poluentes, quanto menor, melhor. Isso porque aumenta a área de superfície, o que aumenta sua cinética. Mas nanomateriais, tão pequenos como eles são, ainda tem aglomerados de átomos enterrados sob a superfície que não são usados.

p Para o estudo, os pesquisadores sintetizaram um único átomo de paládio em um substrato de carboneto de silício. Este novo sistema catalítico melhorou significativamente a cinética de destruição de poluentes clorados prejudiciais na água. O baixo custo do sistema também é crítico para seu sucesso. O gasto de paládio e outros materiais com valiosas propriedades de catalisador tem sido proibitivo no desenvolvimento de sistemas de tratamento de água de baixo custo.

p "Se você quebrar o caro catalisador de paládio até o limite de um único átomo, de repente, torna-se tão barato que abre novas oportunidades, especialmente para aplicações como tratamento de água sensível ao custo, "Kim disse.

p Uma propriedade particularmente valiosa do átomo de paládio é o quão seletivo ele é ao quebrar as substâncias. Isso é crucial porque se um catalisador que quebra mais do que o necessário, isto é, substâncias não tóxicas - estará desperdiçando energia. Mas o paládio no nível de um único átomo seletivamente quebra as ligações carbono-halogênio com quase 100% de seletividade, enquanto deixa o resto da molécula intacta. Essa alta seletividade não é possível com nanopartículas de paládio, que são o padrão atual da indústria.

p Com todas essas vantagens sobre o catalisador de nanomaterial padrão, Kim disse que o estudo marca um "avanço muito importante no campo do tratamento de água".

p "Isso não só aumenta a cinética e reduz drasticamente o custo, isso significa que podemos fazer a destruição seletiva de poluentes para tratamento de água pela primeira vez, "Kim disse.

p Para desenvolver sua descoberta, os pesquisadores estão trabalhando na integração do material em um reator de hidrogenação e célula eletroquímica para fazer um sistema modular de tratamento de água que visa vários poluentes, com um foco particular em halogenados antropogênicos, orgânicos tóxicos, incluindo produtos químicos PFAS.