p Quase todo mundo usa alumina nanométrica hoje em dia - este mineral, entre outros, constitui o esqueleto dos conversores catalíticos modernos nos carros. Até agora, a produção prática de nanocorundum com uma porosidade suficientemente alta não foi possível. A situação mudou radicalmente com a apresentação de um novo método de produção de nanocorundum, desenvolvido como parte de uma cooperação germano-polonesa de cientistas de Mülheim an der Ruhr e da Cracóvia. p Altas temperaturas e pressões, processos que duram até dezenas de dias - estes são alguns métodos atuais de produção de alumina nanométrica, um material de significativa importância industrial, e dificilmente podem ser chamados de ideais. O produto em si também está longe do ideal. Enquanto isso, cientistas do Max-Planck-Institut für Kohlenforschung (MPI Kofo) em Mülheim an der Ruhr (Alemanha) encontraram um processo simples para a produção de nanocorundum. Sua base termodinâmica é explicada por um modelo teórico inovador desenvolvido pelo Prof. Zbigniew Lodziana do Instituto de Física Nuclear da Academia Polonesa de Ciências (IFJ PAN) em Cracóvia. O modelo sugere que coríndon de tamanho nanométrico pode ser formado em condições que são radicalmente mais amigáveis ​​ao meio ambiente. O sucesso do grupo germano-polonês acabou sendo tão significativo que foi publicado em Ciência , uma das revistas científicas mais respeitadas do mundo.

p "Nanopartículas de corindo, produzido pelo método proposto por nós, têm cerca de 13 nanômetros de tamanho e são caracterizados por uma porosidade considerável:um grama tem uma área superficial de cerca de 140 m ² . Trata-se de uma ordem de magnitude superior ao valor típico para nanocorundum produzido por meio de processos tecnológicos atualmente conhecidos, "diz o Prof Lodziana.

p Coríndon, a forma mais estável de alumina Al ₂ O ₃ (denotado pela letra grega alfa), é um mineral comum. Devido à sua dureza, é comumente usado, entre outros, como um abrasivo. Os conversores catalíticos automotivos são uma aplicação popular para alumina. Aqui, serve como um sub-revestimento poroso para partículas ativas de metal de transição (por exemplo, paládio), que são responsáveis ​​pela remoção do monóxido de carbono e óxidos de nitrogênio dos gases de escapamento. Grande, os cristais de corindo transparente são raros e considerados pedras preciosas; dependendo de suas misturas, eles assumem cores diferentes, por exemplo. vermelho (rubis) ou azul (safiras).

p “O problema com a produção simples e eficiente de alumina nanométrica realmente se resume à remoção das moléculas de água que cobrem a maior parte do hidróxido de alumínio. calor intenso e / ou alta pressão são usados ​​para este propósito. Infelizmente, durante o aquecimento, as nanopartículas crescem. Isso significa que sua área de superfície total diminui, e, portanto, as propriedades funcionais do material se deterioram, "explica o Prof Lodziana.

p As aluminas porosas são atualmente produzidas a partir do hidróxido de alumínio mais facilmente disponível. Este pó branco, chamada boehmite, deve ser exposta a uma temperatura de mais de 700 Kelvin a uma pressão de aprox. 1200 atmosferas. Essas condições devem ser mantidas por mais de um mês. Na fase final, com duração de até dez horas, a temperatura sobe para mais de 800 K. Outro método clássico de produção é o aquecimento por cerca de 12 horas a uma temperatura de mais de 800 K, após o que, por mais uma dúzia ou mais de horas, a temperatura sobe para mais de 1600 K.

p Lançando luz sobre o fato de que é possível remover moléculas de água da boemita com a ajuda de pequenas quantidades de energia fornecidas, entre outros, em reações mecanoquímicas, foi muito significativo para entender como a boehmite se converte em nanocorundum.

p Embora as reações químicas típicas envolvam soluções ou gases, na mecanoquímica, os processos ocorrem entre sólidos, geralmente preparado na forma de pós. A energia necessária para realizar a reação aqui é a energia mecânica, fornecido durante a moagem em moinhos mecânicos (às vezes até a moagem manual é suficiente).

p Durante o trabalho no novo método, foi demonstrado, tanto prática quanto teoricamente, que é possível obter corindo de tamanho nanométrico, mantendo sua estabilidade e porosidade significativa. Este efeito foi alcançado pela seleção adequada dos parâmetros operacionais dos moinhos de bolas em que ocorreu a moagem. O objetivo era criar uma situação onde a quantidade de energia fornecida localmente ao sistema exceda a energia de ligação das moléculas de água pela boemita, o que resulta em sua liberação da superfície.

p "No contexto do anterior, métodos de múltiplos estágios, o nosso se destaca por sua extrema simplicidade:tudo o que fazemos é moer um pó em um moinho de bolas por algum tempo. Mais importante, o processo ocorre em temperatura ambiente e requer apenas algumas horas para alcançar nanopartículas de corindo termodinamicamente estáveis, "enfatiza o prof. Lodziana.

p O método apresentado de produção de nanocorundum não reduz apenas a energia, mas também os custos financeiros associados à produção de nanopartículas de corindo de alta qualidade ao mínimo.

p A parte teórica da pesquisa descrita, realizado no Instituto de Física Nuclear da Academia Polonesa de Ciências, foi financiado com seus fundos estatutários.