p (Phys.org) —Compostos de enxofre em combustíveis de petróleo encontraram sua compatibilidade nanoestruturada. Os pesquisadores da Universidade de Illinois desenvolveram esteiras de nanofibras de óxido de metal que eliminam o enxofre dos combustíveis derivados do petróleo com muito mais eficácia do que os materiais tradicionais. Tal eficiência pode reduzir custos e melhorar o desempenho da catálise à base de combustível, aplicações avançadas de energia e remoção de gases tóxicos. p Co-liderado por Mark Shannon, professor de ciência mecânica e engenharia na Universidade de I. até sua morte neste outono, e o professor de química Prashant Jain, os pesquisadores demonstraram seu material na revista Nature Nanotechnology .

p Os compostos de enxofre nos combustíveis causam problemas em duas frentes:eles liberam gases tóxicos durante a combustão, e eles danificam metais e catalisadores em motores e células de combustível. Eles geralmente são removidos por meio de um tratamento líquido que adsorve o enxofre do combustível, mas o processo é complicado e requer que o combustível seja resfriado e reaquecido, tornando o combustível menos eficiente em termos de energia.

p Para resolver esses problemas, pesquisadores se voltaram para adsorventes de óxido de metal sólido, mas esses têm seus próprios conjuntos de desafios. Enquanto trabalham em altas temperaturas, eliminando a necessidade de resfriar e reaquecer o combustível, seu desempenho é limitado por problemas de estabilidade. Eles perdem sua atividade após apenas alguns ciclos de uso.

p Estudos anteriores descobriram que a adsorção de enxofre funciona melhor na superfície de óxidos de metal sólido, então o estudante de graduação Mayank Behl, do grupo de Jain, e Junghoon Yeom, em seguida, um pesquisador de pós-doutorado no grupo de Shannon, se propôs a criar um material com área de superfície máxima. A solução:pequenos grãos de titanato de zinco transformados em nanofibras, unindo alta área de superfície, alta reatividade e integridade estrutural em um adsorvente de enxofre de alto desempenho.

p O material de nanofibra é mais reativo do que o mesmo material a granel, permitindo a remoção completa de enxofre com menos material, permitindo um reator menor. O material permanece estável e ativo após vários ciclos. Além disso, a estrutura fibrosa confere imunidade ao material frente ao problema de sinterização, ou aglomeração, que infesta outros catalisadores nanoestruturados.

p "Nossas fibras nanoestruturadas não sinterizam, "Disse Jain." A estrutura fibrosa acomoda quaisquer alterações termofísicas sem resultar em qualquer degradação do material. Na verdade, sob condições operacionais, nanobranches crescem a partir das fibras-mãe, aumentando a área de superfície durante a operação. "

p O grupo de Jain continuará a investigar as propriedades aprimoradas das estruturas de nanofibras, na esperança de obter uma compreensão em nível atômico do que torna o material tão eficaz.

p "Estamos interessados ​​em descobrir os sítios atômicos na superfície do material onde o sulfeto de hidrogênio é adsorvido, "disse Jain, que também é afiliado ao Instituto Beckman de Ciência e Tecnologia Avançada da U. de I. "Se pudermos saber a identidade desses sites, poderíamos projetar um material adsorvente ainda mais eficiente. A visão atômica ou em nanoescala que ganhamos com este sistema de materiais pode ser útil para projetar outros catalisadores em aplicações de energia renovável e remoção de gases tóxicos. "