p Como todo veículo de ferro-velho mostra amplamente, o ferro é propenso a enferrujar e se transformar em óxido de ferro. Mas essa mesma reatividade também torna o ferro e seus compostos ferramentas úteis para reinventar as transformações químicas. p Óxido de ferro abundante aproveitado para ajudar os metais a converter dióxido de carbono em produtos úteis reduziria simultaneamente as emissões e agregaria valor aos fluxos de resíduos.

p Métodos atuais para preparar catalisadores de óxido metálico, os burros de carga das transformações químicas, requerem altas temperaturas e pressões. É por isso que os químicos do PNNL são encorajados pelos resultados de seu novo estudo publicado na revista. Nature Communications .

p A pesquisa descreve uma nova técnica que produz nanopartículas metálicas revestidas com óxido de ferro suportadas em óxido de ferro sólido, em uma etapa, próximo à temperatura ambiente. Esses materiais apresentam alta atividade para conversão de dióxido de carbono em monóxido de carbono, um dos componentes de uma importante fonte de combustível e química chamada gás de síntese.

p Catalisadores inversos como uma abordagem de próxima geração para a conversão de energia

p A nova técnica vira a abordagem tradicional de conversão química de cabeça para baixo. Embora a maioria dos catalisadores industriais use o óxido apenas como uma estrutura de suporte, esses catalisadores de nanopartículas à base de óxido de ferro são invertidos ou "inversos". Além de fornecer suporte, o ferro reativo é liberado da superfície durante a síntese e se deposita de volta no sólido, formando um revestimento nas nanopartículas de metal.

p Os catalisadores inversos não são usados ​​comercialmente porque geralmente são difíceis de fazer e de produzir em grandes quantidades. Se os obstáculos técnicos pudessem ser superados, que se mostrou possível neste estudo, catalisadores inversos seriam ferramentas excelentes para converter dióxido de carbono residual em matérias-primas químicas - as matérias-primas usadas em muitos outros processos industriais.

p "Nossas descobertas fornecem evidências de que esses catalisadores inversos têm reatividade catalítica convincente sob condições de reação moderadas devido ao revestimento de óxido de ferro, "disse Oliver Gutiérrez, um químico PNNL que ajudou a liderar o projeto de pesquisa. "A técnica é versátil e facilmente escalonável."

p “Queremos agregar valor ao dióxido de carbono para evitar despejá-lo na atmosfera, ", acrescentou." Se for dimensionado para a indústria, isso poderia ser aplicável a qualquer empresa com resíduos de dióxido de carbono. "

p Nanopartículas decoram a superfície do novo catalisador

p O novo método de preparação aproveita a reatividade inerente do óxido de ferro para conferir algumas novas propriedades importantes às nanopartículas de metal no suporte de óxido de metal.

p "Observamos íons de ferro circulando a partir do óxido de ferro de suporte, para a solução de água, para retornar ao sólido na superfície das nanopartículas durante a nossa síntese, "disse Gutiérrez." Isso é novo. O revestimento de óxido de ferro é altamente reativo junto com a superfície do metal, aumentando muito a área disponível para a reação catalítica. "

p A química do ferro imita o que é visto na Terra

p A descoberta também ilumina os processos naturais que fazem o ciclo do ferro, o quarto elemento mais abundante na crosta terrestre, hora extra.

p "A interface ferro-mineral-água é importante na ciência do subsolo, "disse Kevin Rosso, um geoquímico e bolsista de laboratório no PNNL, que também contribuíram para o trabalho. "Os dois principais estados de oxidação do ferro se combinam para formar uma interface dinâmica, e isso desempenha um grande papel em ambos os ambientes. O que descobrimos aqui no cenário da catálise também pode nos ajudar a entender o transporte geoquímico de metal no subsolo. "

p Potencial Syngas

p Uma vez que o catalisador foi preparado, os cientistas realizaram experimentos que mostraram que o catalisador inverso pode converter eficientemente o dióxido de carbono em monóxido de carbono, um componente do gás de síntese - uma matéria-prima versátil para a indústria química.

p "Com o revestimento de óxido, fizemos toda a superfície da nanopartícula à base de ferro se comportar como uma interface, "disse Gutiérrez." Isso permitiu que nosso sistema obtivesse uma melhoria de ordem de magnitude na conversão química seletiva em monóxido de carbono em relação aos catalisadores de nanopartículas baseados exclusivamente em metais preciosos. "

p Agora a equipe está procurando ajustar as nanopartículas de metal para diferentes reações e entender melhor a química nesta interface de reação.