Cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio produziram partículas metálicas de tamanho subnano que são até 50 vezes mais eficazes do que os conhecidos nanocatalisadores bimetálicos de Au-Pd.

A oxidação de hidrocarbonetos aromáticos é criticamente importante para a produção de uma grande variedade de compostos orgânicos úteis. Esses processos de oxidação requerem o uso de catalisadores e solventes, que geralmente são prejudiciais ao meio ambiente. Assim, encontrar um processo de oxidação sem solvente usando partículas catalíticas nanométricas atraiu considerável atenção.

Interessantemente, partículas catalíticas subnanoescala (subnanocatalisadores, ou SNCs) compostos de metais nobres são ainda melhores em seu trabalho porque sua área de superfície aumentada e seu estado eletrônico exclusivo resultam em efeitos favoráveis ​​para a oxidação de hidrocarbonetos e também evita que eles próprios se oxidem. Isso os torna econômicos porque a quantidade de metal necessária para SNCs é menor do que para catalisadores nanométricos.

Uma equipe incluindo o Dr. Miftakhul Huda, Keigo Minamisawa, Dr. Takamasa Tsukamoto, e Dr. Makoto Tanabe do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech), liderado pela Prof. Kimihisa Yamamoto, criou vários tipos de SNCs usando dendrímeros, que são moléculas esféricas semelhantes a árvores que podem ser usadas como um modelo para conter os catalisadores desejados. "Espera-se que os dendrímeros forneçam nanoespaços internos que podem ser adequados para a conversão catalítica na presença de partículas de metal, "explica Yamamoto.

A equipe criou catalisadores de diferentes tamanhos, dependendo do metal nobre usado e do número de átomos de cada partícula catalítica. Eles compararam seu desempenho para encontrar o melhor metal nobre para fazer SNCs e então exploraram o mecanismo por trás de sua alta atividade catalítica. SNCs menores foram considerados melhores, enquanto metais menos oxofílicos (como a platina) foram superiores. A equipe postulou que a superfície das SNCs de platina não oxida facilmente, o que os torna reutilizáveis. Pt19 SNC mostrou desempenho catalítico tão alto quanto 50 vezes mais eficaz do que os nanocatalisadores Au-Pd comuns. A equipe continuará trabalhando para lançar luz sobre esses fenômenos catalíticos.

"O desenvolvimento de um mecanismo mais detalhado, incluindo considerações teóricas, está atualmente em andamento, "diz Tanabe. As aplicações de tais catalisadores podem contribuir muito para reduzir a poluição e melhorar o uso eficaz dos recursos de metal da Terra.