Os engenheiros contam com catalisadores para uma vasta gama de aplicações, desde a fabricação de alimentos até a produção química, portanto, encontrar catalisadores eficientes e ecologicamente corretos é uma importante via de pesquisa.
Novas pesquisas lideradas pela Escola de Engenharia Swanson da Universidade de Pittsburgh podem levar à criação de novos catalisadores sustentáveis ​​baseados em óxido de tungstênio e compostos semelhantes.

O projeto usou simulações computacionais para entender como o óxido de tungstênio interage com o hidrogênio em nível molecular e os resultados foram verificados por meio de experimentação em laboratório.

Um artigo detalhando as descobertas foi recentemente apresentado na capa do Journal of the American Chemical Society (JACS ) e foi liderado por uma equipe do Departamento de Engenharia Química e de Petróleo:Ph.D. Candidato Evan V. Miu, Professor Assistente James McKone e Professor Associado e o Bicentennial Alumni Faculty Fellow Giannis Mpourmpakis.

"O óxido de tungstênio é um catalisador que pode ser usado para acelerar conversões químicas sustentáveis ​​usando luz solar ou eletricidade renovável. Este composto químico tem uma maneira única de interagir com átomos de hidrogênio que o torna especialmente bom para participar de reações químicas onde o hidrogênio precisa ser produzido ou usado", disse Mpourmpakis.

"Os tipos de reações químicas que mais nos entusiasmam incluem o uso de hidrogênio para pegar dióxido de carbono - o principal culpado do aquecimento global - e transformá-lo em combustíveis e produtos químicos úteis", acrescentou McKone.

Enquanto a maioria dos catalisadores só interage com moléculas como hidrogênio em sua superfície, o óxido de tungstênio também pode inserir hidrogênio em sua rede cristalina tridimensional. A modelagem avançada dos pesquisadores conseguiu mostrar que esse processo tem um enorme impacto no que realmente acontece na superfície do catalisador.

O trabalho abre a possibilidade de projetar toda uma nova família de catalisadores baseados em óxido de tungstênio e compostos semelhantes, usando a abordagem computacional da equipe para prever suas propriedades catalíticas.

"Não é exagero dizer que podemos traçar uma linha reta entre a ciência sutil contida neste estudo e a possibilidade de reinventar uma enorme faixa de fabricação de produtos químicos para torná-la mais sustentável do ponto de vista ambiental", disse McKone. “Podemos projetar catalisadores para fornecer hidrogênio da maneira certa para fazer conversões químicas que funcionam com água e eletricidade com a mesma eficiência que fazemos hoje usando combustíveis fósseis”.

Este projeto foi uma colaboração entre o CANELa Lab de Mpourmpakis e o McKone Lab, onde o autor principal Miu é um bolsista de pós-graduação da NSF trabalhando na ponte de catálise térmica e elétrica através da aplicação de métodos experimentais e computacionais.

"Trabalhar com os professores Mpourmpakis e McKone me deu uma oportunidade inacreditável de operar na interface da teoria e do experimento", disse Miu. “Essas perspectivas complementares nos ajudaram a entender profundamente como os bronzes de óxido metálico catalisam o hidrogênio, e estamos animados para aplicar nossas descobertas e dar passos significativos em direção a processos químicos mais sustentáveis”. + Explorar mais

Nova maneira de aumentar a atividade do catalisador