Cientistas do Instituto de Tecnologia de Nagoya (NITech) no Japão desenvolveram um método sustentável para neutralizar o monóxido de carbono, o veneno inodoro produzido por carros e caldeiras domésticas. Seus resultados foram apresentados na capa da edição de setembro da revista. Nanomateriais .

Tradicionalmente, o monóxido de carbono precisa de um metal nobre - um ingrediente raro e caro - para se converter em dióxido de carbono e se dissipar prontamente na atmosfera. Embora o metal nobre garanta estabilidade estrutural em uma variedade de temperaturas, é um recurso finito e proibitivo de custo e os pesquisadores estão ansiosos para encontrar uma alternativa.

Agora, uma equipe liderada pelo Dr. Teruaki Fuchigami no NITech desenvolveu uma nanopartícula em forma de framboesa capaz do mesmo processo de oxidação que faz com que o monóxido de carbono ganhe um átomo de oxigênio extra e perca sua toxicidade mais potente.

"Descobrimos que as partículas em forma de framboesa alcançam alta estabilidade estrutural e alta reatividade, mesmo em uma única estrutura de superfície em nanoescala, "disse o Dr. Fuchigami, professor assistente no Departamento de Ciências da Vida e Química Aplicada do NITech e primeiro autor do artigo.

A chave, de acordo com o Dr. Fuchigami, é garantir que as partículas sejam altamente complexas, mas organizadas. Um único, partícula simples pode oxidar monóxido de carbono, mas se juntará naturalmente a outras partículas simples. Essas partículas simples se compactam e perdem suas habilidades de oxidação, especialmente quando a temperatura sobe em um motor ou caldeira.

Nanopartículas catalíticas com nanoescala única e estruturas tridimensionais complexas (3-D) podem alcançar alta estabilidade estrutural e alta atividade catalítica, Contudo, tais nanopartículas são difíceis de produzir usando métodos convencionais. Dr. Fuchigami e sua equipe trabalharam para controlar não apenas o tamanho das partículas, mas também como eles se reuniram. Eles usaram nanopartículas de óxido de cobalto, uma alternativa de metal nobre que pode oxidar bem, mas eventualmente pressiona e se torna inativa.

Os pesquisadores aplicaram íons sulfato ao processo de formação da partícula de óxido de cobalto. Os íons de sulfato agarram as partículas, criando uma ponte quimicamente ligada. Chamado de ligante, esta ponte mantém as nanopartículas juntas enquanto também inibe o crescimento de aglomeração que levaria a uma perda de atividade catalítica.

A partícula resultante parecia uma framboesa:pequenas células unidas em algo maior do que a soma de suas partes.

"O fenômeno da reticulação de duas substâncias foi formulado no campo da pesquisa de estruturas metal-orgânicas, mas, tanto quanto podemos dizer, este é o primeiro relatório em nanopartículas de óxido. Os efeitos dos ligantes de ligação na formação de nanopartículas de óxido, que será útil para estabelecer uma teoria de síntese para nanoestruturas 3-D complexas, "Dr. Fuchigami disse sobre a nanoestrutura em forma de framboesa.

A nanoestrutura de superfície única das partículas em forma de framboesa permaneceu estável mesmo sob o processo de reação catalítica severa, melhorando a atividade de oxidação do CO em baixa temperatura.

O Dr. Fuchigami e sua equipe continuarão a estudar os ligantes de ligação com o objetivo de controlar com precisão o aspecto do design dos nanomateriais, como o tamanho e morfologia.

Em última análise, eles planejam descobrir a configuração mais estável e ativa para catálise química e outras aplicações.