p Um químico RUDN sintetizou um eletrocatalisador baseado em nanopartículas de ouro com ligantes orgânicos que podem desencadear reações de produção de hidrogênio e reações de redução de oxigênio em células a combustível. O rendimento dos produtos com o novo catalisador foi duas vezes maior do que com o uso de um catalisador tradicional à base de platina. O artigo foi publicado em Journal of Materials Chemistry A . p Catalisadores baseados em nanopartículas de metal, por exemplo, ouro ou platina, são necessários para reações em células de combustível e na produção industrial de hidrogênio. Se as moléculas orgânicas, ligantes, estão ligados a nanopartículas, a atividade do catalisador pode ser aumentada. Contudo, existem poucos trabalhos que investigam as capacidades de tais catalisadores até agora.

p Rafael Luque, um químico RUDN, sintetizou um catalisador baseado em nanopartículas de ouro estabilizadas com citrato, um sal de ácido cítrico. Para obter nanopartículas de ouro em complexo com outras substâncias orgânicas, uma troca de ligantes foi realizada com base em um gradiente de concentração. Por esta, nanopartículas foram incubadas em uma solução de um novo ligante, e então centrifugado para precipitar nanopartículas formadas com ligantes anexados.

p Durante o experimento em reações de redução de oxigênio, os químicos encontraram um efeito significativo do tipo de ligante e sua interação com a superfície do ouro na absorção de O ₂ moléculas. Nanopartículas de ouro com citrato se mostraram as melhores nessas reações. A densidade de corrente limite desse tipo de catalisador - 5,58 miliamperes por centímetro quadrado - era duas vezes maior do que a das nanopartículas com outros ligantes. Isso significa que com o mesmo consumo de energia, este catalisador irá produzir mais oxigênio.

p Em reações de produção de hidrogênio, a melhor atividade catalítica, bem como nas reações de redução de oxigênio, foi demonstrado por nanopartículas de citrato. Além disso, sua eficiência era apenas metade da eficiência de um catalisador de platina, que excede significativamente o análogo de ouro em custo.

p O estudo das estruturas mostrou que nanopartículas de ouro com citrato perderam alguns de seus ligantes, enquanto as nanopartículas com brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB) e ácido mercaptoundecanóico (MUA) permaneceram quase inalteradas. Isso pode ser devido à força diferente das ligações entre ouro e ligantes orgânicos. Para testar a estabilidade, que é uma das características mais importantes dos catalisadores, todas as amostras foram testadas por 12 horas sob uma tensão que excedeu significativamente o ótimo. Todas as nanopartículas mantiveram sua estrutura após o teste; além disso, nanopartículas de ouro com citrato melhoraram suas características eletrocatalíticas. Isso pode indicar que novos tipos de catalisadores funcionarão efetivamente em operação contínua.

p Devido à estabilidade dos novos catalisadores, estes têm um potencial interessante para serem empregados na indústria no futuro. O método de troca de ligante desenvolvido pelos químicos pode encontrar aplicação na síntese de catalisadores com propriedades predeterminadas adequadas para fontes de energia renováveis ​​à base de hidrogênio.