p Uma equipe da Universidade de Pittsburgh superou um grande obstáculo que atormentava o desenvolvimento de nanomateriais, como os que poderiam levar a catalisadores mais eficientes usados ​​para produzir hidrogênio e tornar o escapamento de automóveis menos tóxico. Os pesquisadores relataram 29 de novembro em Materiais da Natureza a primeira demonstração de estabilidade em alta temperatura em nanopartículas metálicas, os materiais alardeados da próxima geração prejudicados por uma vulnerabilidade ao calor extremo. p Götz Veser, um professor associado e CNG Faculty Fellow de engenharia química e de petróleo na Swanson School of Engineering de Pitt, e Anmin Cao, o autor principal do artigo e pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Veser, criou partículas de liga metálica na faixa de 4 nanômetros que podem suportar temperaturas de mais de 850 graus Celsius, pelo menos 250 graus a mais do que nanopartículas metálicas típicas. Forjado a partir dos metais catalíticos platina e ródio, as partículas altamente reativas funcionam despejando seus componentes sensíveis ao calor à medida que a temperatura sobe, uma qualidade que Cao comparou a uma lagartixa abrindo mão da cauda em autodefesa.

p “A instabilidade natural das partículas nesta escala é um obstáculo para muitas aplicações, de sensores à produção de combustível, "Veser disse." O incrível potencial das nanopartículas para abrir campos completamente novos e permitir processos dramaticamente mais eficientes foi demonstrado em aplicações de laboratório, mas muito pouco disso se traduziu na vida real por causa de questões como a sensibilidade ao calor. Para colhermos os benefícios das nanopartículas, eles devem resistir às condições adversas de uso real. "

p Veser e Cao apresentam uma abordagem original para estabilizar catalisadores metálicos menores que 5 nanômetros. Os materiais dentro desta faixa de tamanho possuem uma área de superfície mais alta e permitem a utilização quase total das partículas, permitindo reações mais eficientes. Mas eles também se fundem a cerca de 600 graus Celsius - temperaturas de reação mais baixas do que o normal para muitos processos catalíticos - e se tornam muito grandes. As tentativas de estabilizar os metais envolveram envolvê-los em nanoestruturas resistentes ao calor, mas os métodos mais promissores só foram demonstrados na faixa de 10 a 15 nanômetros, Cao escreveu. O próprio Veser projetou nanoestruturas baseadas em óxido que estabilizaram partículas de até 10 nanômetros.

p Para a pesquisa em Materiais da Natureza , ele e Cao misturaram platina e ródio, que tem um alto ponto de fusão. Eles testaram a liga por meio de uma reação de combustão de metano e descobriram que o composto não era apenas um catalisador altamente reativo, mas que as partículas mantiveram um tamanho médio de 4,3 nanômetros, mesmo durante a exposição prolongada ao calor de 850 graus. Na verdade, pequenas quantidades de partículas de 4 nanômetros permaneceram depois que a temperatura atingiu 950 graus Celsius, embora a maioria tenha aumentado para oito vezes esse tamanho.

p Veser e Cao ficaram surpresos ao descobrir que a liga não resistia simplesmente ao calor. Em vez disso, sacrificou a platina de baixa tolerância e depois se reconstituiu como um catalisador rico em ródio para finalizar a reação. Por volta de 700 graus Celsius, a liga de platina-ródio começou a derreter. A platina "sangrou" da partícula e formou partículas maiores com outra platina errante, deixando as partículas de liga mais duráveis ​​para o desgaste. Veser e Cao previram que esta autoestabilização ocorreria para todos os catalisadores metálicos ligados com um segundo, metal mais durável.

p Fonte:Universidade de Pittsburgh