Acima:Representações esquemáticas da unidade de compartilhamento de face em BaRuO romboédrico 3 e unidade de compartilhamento de canto em RuO tetragonal 2 , SrRuO cúbico 3 , e ortorrômbico CaRuO 3 . Parte inferior:imagem de microscópio eletrônico de varredura (SEM) do BaRuO 3 . Crédito:Keigo Kamata
Pesquisadores liderados por Keigo Kamata e Michikazu Hara do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech) desenvolveram um catalisador de perovskita à base de rutênio que mostra forte atividade mesmo em baixas temperaturas (até 313 K). O catalisador reutilizável não requer aditivos, o que significa que pode prevenir a formação de subprodutos tóxicos. A oxidação de sulfetos é um processo comercialmente importante com amplas aplicações que vão desde a produção de produtos químicos até o gerenciamento ambiental.
Os pesquisadores conseguiram desenvolver um rutenato de bário (BaRuO 3 ) perovskita - o primeiro catalisador de seu tipo que demonstrou ser capaz de oxidação seletiva de sulfetos em condições moderadas, com oxigênio molecular (O 2 ) como único oxidante e sem necessidade de aditivos.
Relatando suas descobertas em Materiais e interfaces aplicados ACS , os pesquisadores afirmam que o BaRuO 3 tem três vantagens sobre os catalisadores convencionais.
Em primeiro lugar, exibe alto desempenho mesmo a 313 K, uma temperatura muito mais baixa do que a faixa de 373 a 423 K relatada em sistemas anteriores, incluindo outros catalisadores à base de rutênio e manganês. Em segundo lugar, sua alta taxa de transferência de oxigênio indica que ele tem muitos usos potenciais; por exemplo, é aplicável à dessulfuração oxidativa de dibenzotiofeno, que pode produzir um rendimento de 99 por cento de sulfona pura. Em terceiro lugar, o novo catalisador é reciclável, o presente estudo mostrou que BaRuO 3 poderia ser reutilizado pelo menos três vezes sem perda de desempenho.
A conquista supera várias limitações clássicas, como a necessidade de aditivos, reagentes tóxicos e altas temperaturas de reação para alcançar um bom desempenho catalítico.
O catalisador tem uma estrutura romboédrica (ver Figura 1). Enquanto outros catalisadores à base de rutênio investigados até agora, como SrRuO 3 , CaRuO 3 e RuO 2 podem todos ser descritos como tendo unidades octaédricas de canto compartilhado, BaRuO 3 tem octaedra de compartilhamento de rosto. Essa configuração é considerada uma das principais razões por trás da maior capacidade de transferência de oxigênio do catalisador.
A forma como o BaRuO 3 foi sintetizado - com base no método sol-gel usando ácido málico - também foi importante. Os pesquisadores dizem:"A atividade catalítica e a área de superfície específica do BaRuO 3 sintetizados pelo método auxiliado por ácido málico foram superiores aos de BaRuO 3 sintetizado pelo método do complexo polimerizado. "
O estudo destaca a importância de mudanças sutis na estrutura em nanoescala dos catalisadores de perovskita, e pode fornecer pistas promissoras para pesquisas futuras em uma ampla gama de materiais funcionais à base de perovskita.
