p (Phys.org) - Por centenas de anos, alquimistas tentaram transformar metais comuns em metais preciosos. Embora eles nunca possam transformar chumbo em ouro, os cientistas descobriram uma maneira de transformar uma nanopartícula rica em níquel em um "nanoframe" rico em platina que poderia moldar o desenvolvimento de células a combustível e outras tecnologias eletroquímicas. p Pesquisadores do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos Estados Unidos e do Laboratório Nacional de Lawrence Berkeley se uniram para converter poliedros de níquel-platina em estruturas vazias que tinham um conteúdo de platina muito mais rico. Vojislav Stamenkovic, físico químico de Argonne, e o pesquisador de Lawrence Berkeley e professor da UC Berkeley, Peidong Yang, liderou a equipe de pesquisa que deu aos cientistas uma nova abordagem para a catálise.

p "Poliedros têm sido as nanoestruturas usuais usadas por décadas para pesquisas de catálise, "Stamenkovic disse." Nossa pesquisa mostra que pode haver outras opções disponíveis. "

p A platina é um agente catalítico altamente ativo, tornando-o desejável para pesquisadores que buscam novos materiais para células de combustível e baterias de metal-ar, entre outras tecnologias. Infelizmente, por causa de sua natureza rara e cara, os pesquisadores tiveram que encontrar maneiras de usá-lo da forma mais eficiente possível. Na configuração do poliedro, muitos dos valiosos átomos de platina estavam enterrados e inalcançáveis ​​na parte principal da nanopartícula.

p Ao erodir o interior da nanopartícula usando um processo químico, os pesquisadores conseguiram criar um nanoframe - um esqueleto do poliedro original que manteve as bordas relativamente ricas em platina. Enquanto o poliedro original consistia em três átomos de níquel para cada um de platina, os nanoframes tinham, na média, as proporções reversas.

p A escolha de usar nanoframes em vez de poliedros conferiu aos pesquisadores uma grande vantagem adicional. Em vez de entrar em contato com a superfície da nanopartícula, moléculas catalisadas poderiam contatá-lo de qualquer direção - incluindo o que costumava ser o interior da estrutura. Isso aumentou a área de superfície disponível para que as reações ocorressem.

p "Com frames, abrimos completamente a estrutura e nos livramos dos átomos em massa não funcionais enterrados. Ainda há um número substancial de sites ativos nos nanoframes que podem ser acessados ​​de qualquer direção, "Stamenkovic disse.

p Depois de corroer o material, os cientistas de Argonne e Berkeley queriam garantir sua estabilidade nas condições adversas, ambiente eletroquímico altamente exigente. Para fazer isso, eles criaram uma "segunda pele" de platina sobre o nanoframe, aumentando sua durabilidade.

p De acordo com Yang, os quadros do nanocatalisador oferecem uma série de vantagens. "Em contraste com outros procedimentos de síntese para nanoestruturas ocas que envolvem corrosão induzida por agentes oxidantes agressivos ou potencial aplicado, nosso método prossegue espontaneamente no ar, ", disse ele." A estrutura aberta de nossos nanoframes de platina / níquel aborda alguns dos principais critérios de design para eletrocatalisadores avançados em nanoescala, incluindo alta proporção superfície-volume, Acessibilidade molecular de superfície 3-D e redução significativa da utilização de metais preciosos. "

p "Nossos resultados descrevem uma nova classe de materiais com base na arquitetura aberta do nanoframe oco e seu perfil de composição de superfície bem definido, "Stamenkovic acrescentou." A técnica para fazer esses nanoframes ocos pode ser prontamente aplicada a outros eletrocatalisadores multimetálicos ou catalisadores de fase gasosa. Estamos bastante otimistas quanto à sua viabilidade comercial. "

p Um artigo baseado na pesquisa intitulada "Nanoframes multimetálicos altamente cristalinos com superfícies eletrocatalíticas tridimensionais" aparece na edição de 27 de fevereiro de Science Express e será publicado em breve em Ciência .