Superestruturas versáteis compostas de nanopartículas foram recentemente preparadas usando vários métodos de desmontagem. Contudo, poucas informações são conhecidas sobre como a desmontagem estrutural influencia o desempenho catalítico dos materiais. Scientia Professora Rose Amal, O pesquisador do vice-reitor, Hamid Arandiyan, e um grupo do Grupo de Pesquisa de Partículas e Catálise da Escola de Engenharia Química da Universidade de New South Wales (UNSW) tiveram suas pesquisas abordando este assunto publicadas em Nature Communications .

A equipe de pesquisa liderada pelo Dr. Jason Scott e pelo Prof Sean Smith, em colaboração com a Curtin University e a Beijing University of Technology, desenvolveu um método que permite a engenharia de cristais com uma grande fração de facetas reativas. Um catalisador de perovskita mesoestruturado ordenado La0.6Sr0.4MnO3 (LSMO) foi desmontado usando uma estratégia de fragmentação única, em que as faces reativas recém-expostas (001) em cada fratura eram mais reativas em relação à oxidação do metano do que as normais (ou seja, antes da desmontagem)

É de interesse significativo usar o metano como combustível alternativo ao carvão e ao óleo devido à sua alta proporção de hidrogênio para carbono, que fornece emissões de gases de efeito estufa comparativamente mais baixas. Os catalisadores comerciais para combustão de metano contêm metais preciosos (por exemplo, Pt e Pd) que são de alto custo e baixa estabilidade térmica (causada pela aglomeração dos depósitos de metal). O uso de catalisadores do tipo perovskita para substituir os catalisadores com suporte de metal nobre para a oxidação do metano atraiu atenção recente devido à sua excelente estabilidade térmica. Em seu artigo publicado recentemente, a equipe de pesquisa descreve um método de fragmentação simples para sintetizar uma nova perovskita hexapod mesoestruturada LSMO tridimensional.

Ao fragmentar estruturas macroporosas tridimensionalmente ordenadas (3DOM) de maneira controlada, por meio de um processo que foi comparado à retrosíntese, blocos de construção em forma de hexápodo possuindo facetas de cristal ativo recém-expostas foram colhidos. Poderosas técnicas de caracterização foram combinadas com cálculos teóricos para definir a maneira pela qual a configuração aprimorada promove a reação de combustão do metano.

As novas (110) facetas reativas expostas nos pontos de fratura fracos da estrutura 3DOM fornecem área de superfície adicional, bem como apresentam superfícies que possuem uma barreira de energia reduzida para abstração de hidrogênio do metano (CH4 * → CH3 * + H *) em comparação com o facetas regulares 3DOM (001) não reativas. Acreditamos que a filosofia de projeto e a estratégia de preparação do LSMO 3-D fornecem um caminho original para a engenharia de catalisadores de alta eficiência.

A técnica de fragmentação pode ser estendida para a preparação controlada e estabilização de outros nanomateriais com amplas aplicações, por esta razão, é de grande significado. A abordagem demonstra viabilidade, "o campo do material mesoporoso está ansioso por mais e mais pesquisadores de outras áreas para explorar aplicações atraentes, "diz o estudante de PhD Yuan Wang do Particle and Catalysis (PartCat) Research Group." Ainda há muito espaço para melhorias em catalisadores de perovskita ordenados hierarquicamente projetados para reduzir as concentrações atmosféricas de gases de efeito estufa por oxidação das emissões de metano e, portanto, melhorar a relação custo-benefício, "acrescenta o Dr. Hamid Arandiyan do PartCat Research Group.