p Nanopartículas de ouro, diz Chris Kiely, estão rapidamente se tornando alguns dos diplomatas mais eficazes do nanomundo. p Eles facilitam uma ampla gama de reações químicas entre moléculas que normalmente não interagiriam ou fariam isso apenas em temperaturas muito mais altas.

p E na maioria dos casos, eles efetuam um único resultado favorável com poucos, caso existam, reações colaterais indesejadas.

p Resumidamente, diz Kiely, professor de ciência e engenharia de materiais, as nanopartículas são catalisadores extremamente bons.

p Métodos convencionais de preparação de nanopartículas de ouro, Contudo, alterar a morfologia e a atividade catalítica das partículas.

p Agora, uma equipe internacional de pesquisadores desenvolveu um procedimento que aumenta a exposição superficial das nanopartículas de ouro e sua atividade catalítica em uma série de reações.

p Um novo procedimento melhora a convenção

p A equipe relatou seus resultados em julho em Química da Natureza em um artigo intitulado “Remoção fácil de ligantes estabilizadores de nanopartículas de ouro com suporte”.

p Seus membros incluem Kiely e Graham Hutchings, um químico na Cardiff University no País de Gales, no Reino Unido, que estudaram o nanogold juntos por mais de uma década.

p “Na indústria, ”Diz Kiely, “A maneira mais comum de preparar nanocatalisadores de ouro é primeiro impregnar um suporte de óxido nanocristalino, tal como óxido de titânio (TiO2) com ácido cloroáurico. Uma reação de redução então converte o ácido em nanopartículas de metal.

p “Infelizmente, isso leva a uma variedade de espécies de ouro sendo dispersas no suporte, como átomos de ouro isolados, clusters mono e bi-camada, além de nanopartículas de vários tamanhos. ”

p Uma técnica alternativa que permite um controle mais preciso sobre o tamanho e a estrutura das partículas, é pré-formar as nanopartículas de ouro em uma solução coloidal antes de depositá-las no suporte.

p A desvantagem desse método é que, durante a fabricação, as nanopartículas são revestidas por moléculas orgânicas - ligantes - que evitam que se aglutinem. Depois de depositados em um suporte, esses ligantes tendem a prejudicar o desempenho catalítico da nanopartícula, bloqueando a abordagem das moléculas aos sítios ativos na superfície do metal.

p Uma forma mais suave de remoção de ligante

p Os métodos anteriores para remover esses ligantes envolveram tratamentos térmicos de até 400 graus C.

p “Nessas temperaturas, a morfologia das nanopartículas muda e elas começam a se aglutinar, ”Diz Kiely. “Também há uma diminuição significativa em sua atividade catalítica.”

p A equipe de Kiely-Hutchings desenvolveu uma alternativa mais suave para remover os ligantes de nanopartículas de ouro estabilizadas com álcool polivinílico depositadas em um suporte de óxido de titânio - uma simples lavagem com água quente.

p A estudante de graduação Ramchandra Tiruvalam usou o microscópio eletrônico de transmissão JEOL 2200 FS com correção de aberração de Lehigh para examinar os catalisadores antes e depois da lavagem e compará-los com aqueles que foram submetidos a tratamento térmico para remover os ligantes.

p “A lavagem com água quente teve muito pouco efeito sobre o tamanho da partícula, ”Diz Kiely, que dirige o Laboratório de Nanocaracterização de Lehigh, “E embora as partículas mantenham sua morfologia cub-octaédrica, suas superfícies parecem se tornar mais distintamente facetadas. Presumivelmente, isso se deve a alguma reconstrução da superfície que ocorre após a perda de uma fração significativa dos ligantes de PVA de proteção. ”

p “Aquecer as amostras a 400 graus C também foi eficaz na remoção dos ligantes, mas o tamanho médio das partículas aumentou de 3,7 para 10,4 nm, ”Diz Kiely. “Também havia tendência de as partículas se reestruturarem e se desenvolverem de forma mais plana, interfaces mais estendidas com o suporte de TiO2 subjacente. ”

p Para a oxidação do monóxido de carbono em dióxido de carbono, os catalisadores preparados por essa lavagem com água quente / coloidal exibiram mais do que o dobro da atividade dos catalisadores convencionais de ouro / TiO2. Esta reação particular é crucial para a remoção de monóxido de carbono de espaços fechados, como submarinos e naves espaciais, prolongando a vida das células de combustível, e estender a vida útil de uma máscara de bombeiro.

p Este trabalho foi financiado em parte pela National Science Foundation. Tiruvalam é agora um cientista pesquisador da Haldor Topsoe, uma empresa catalisadora em Copenhagen, Dinamarca.