p (PhysOrg.com) - O controle sobre as propriedades do material reduziria a quantidade de platina necessária. p Os subprodutos tóxicos produzidos quando o motor de um carro queima combustível são canalizados para o conversor catalítico, onde as reações químicas os transformam em substâncias muito menos tóxicas, como água e dióxido de carbono.

p O catalisador que reduz a energia de ativação dessas reações químicas para que possam ocorrer a temperaturas e velocidades razoáveis ​​é geralmente a platina, um dos metais mais raros e preciosos do mundo. Porque a platina é tão cara, as montadoras querem usar o mínimo possível, e usá-lo da forma mais eficaz possível.

p Para maximizar sua área de superfície específica (área de superfície por unidade de massa) e, portanto, sua atividade química, os fabricantes revestem um suporte de cerâmica com pequenas partículas de platina. Mas quando o conversor esquenta, os agregados de platina, formando grandes aglomerados que não podem realizar as reações de desintoxicação tão eficazmente. Para compensar a perda de eficiência, os conversores devem conter mais platina, um metal escasso e extremamente necessário para outras aplicações de energia limpa, como células de combustível.

p Um sistema catalítico modelo, descrito online esta semana no Journal Angewantde Chemie International Edition da German Chemical Society, evita que a platina se agregue, de modo que menos é necessário para cada conversor.

p O sistema foi desenvolvido por uma equipe de cientistas, incluindo Younan Xia, PhD, o professor James M. McKelvey de Engenharia Biomédica na Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade de Washington em St. Louis. A equipe também inclui Charles T. Camvell, Phd, o Lloyd E. e Florence M. West Professor de Química da Universidade de Washington em Seattle e Paul T. Fanson, PhD, um químico na ToyotaToyota Motor Engineering &Manufacturing North America em Ann Arbor.

p O principal desenvolvimento é revestir as nanopartículas de platina com uma camada de sílica porosa. Por causa de sua fraca interação com a platina, o revestimento de sílica fornece uma barreira de energia que mantém a platina no lugar mesmo em temperaturas muito altas, prevenir a agregação e manter a atividade catalítica.

p O primeiro passo para fazer o novo sistema é carregar nanofibras de dióxido de titânio com nanopartículas de platina. Este suporte torna o catalisador de platina mais ativo, fornecendo elétrons adicionais para algumas das reações de desintoxicação. As fibras carregadas são então revestidas com sílica contendo um agente gerador de poros orgânico, que foi então removido por aquecimento a 350 graus C para criar bainhas porosas.

p “É muito complicado fazer este tipo de revestimento fino e poroso o suficiente para que você realmente não afete a atividade do catalisador de platina. Então, esse é um grande desenvolvimento, ”Diz Xia.

p Os experimentos mostraram que a platina revestida com sílica manteve sua capacidade catalítica em temperaturas muito mais altas do que a platina não revestida, que começou a agregar em temperaturas tão baixas quanto 350 graus C.

p Yunqian Dai, o principal autor do artigo e um estudante visitante de pós-graduação da China, diz que este desenvolvimento "melhorará muito a termoestabilidade" dos catalisadores de platina, embora ainda não esteja claro se isso levará a novos projetos de conversores catalíticos.

p “Parece que podemos operar em até 750 graus sem qualquer aglomeração significativa, ”Diz Xia. “A temperatura típica para um conversor catalítico é cerca de 550, então, nesse sentido, deve durar mais tempo. ”

p Em seguida, para o chá de Xia, é estudar sistemas catalíticos com diferentes composições, como óxido de alumínio em vez de revestimento de sílica.

p Platinum é tão caro, Xia diz, os conversores às vezes são roubados e é econômico reciclar os antigos para recuperar o metal precioso. O objetivo de sua pesquisa, Contudo, é usar muito menos platina, assim, os carros custam menos e mais do metal fica disponível para outros usos.