p Nanopartículas livres de metais preciosos podem servir como catalisadores poderosos no futuro, por exemplo, para a produção de hidrogênio. Para otimizá-los, os pesquisadores devem ser capazes de analisar as propriedades das partículas individuais. Um novo método para isso foi sugerido por uma equipe do Centro de Eletroquímica da Ruhr-Universität Bochum (RUB) e do Instituto de Química Inorgânica da Universidade de Duisburg-Essen (UDE). p O grupo desenvolveu um método usando um braço robótico que permite selecionar partículas individuais sob um microscópio eletrônico e colocá-las em um nanoeletrodo para análise eletroquímica. O método é descrito no jornal Angewandte Chemie , publicado online antecipadamente em 19 de novembro de 2020.

p Usando um braço robótico para depositar nanopartículas no eletrodo

p Para os estudos, os cientistas usaram partículas em forma de hexágono de óxido de cobalto com diâmetros de 180 a 300 nanômetros, que a equipe Duisburg-Essen composta pelo professor Stephan Schulz e Sascha Saddeler havia sintetizado. No experimento, as partículas catalisaram a chamada reação de evolução de oxigênio. Durante a eletrólise da água, hidrogênio e oxigênio são formados, com a etapa limitante neste processo sendo atualmente a reação parcial na qual o oxigênio é formado. Catalisadores mais eficientes para a reação de evolução de oxigênio simplificariam a eficiência da divisão eletroquímica da água sob a formação de hidrogênio. Os catalisadores de nanopartículas devem ajudar nisso. Uma vez que sua atividade catalítica muitas vezes depende de seu tamanho ou forma, é importante compreender as propriedades das partículas individuais para encontrar os catalisadores ideais.

p A equipe Bochum composta por Thomas Quast, Dr. Harshitha Barike Aiyappa, Dr. Patrick Wilde, O Dr. Yen-Ting Chen e o professor Wolfgang Schuhmann analisaram partículas selecionadas de óxido de cobalto primeiro microscopicamente, em seguida, eletroquimicamente. "Usando um braço robótico móvel, podemos escolher nanopartículas individuais sob o microscópio eletrônico, "Schuhmann explica." A partícula selecionada, que então já conhecemos microscopicamente, colocamos em um minúsculo eletrodo para testar o que ele pode fazer como catalisador. ”Os pesquisadores então usam métodos eletroquímicos para medir sua atividade catalítica para a reação de evolução do oxigênio.

p Alta atividade catalítica

p Desta maneira, os químicos analisaram várias partículas individuais. Como eles sabiam o tamanho e a orientação do cristal de uma partícula, eles foram capazes de relacionar a atividade catalítica ao número de átomos de cobalto. "Aqui, as partículas mostraram atividades notavelmente altas na reação de evolução de oxigênio, e as densidades de corrente medidas excederam os eletrolisadores alcalinos disponíveis comercialmente em mais de 20 vezes, "diz Stephan Schulz.

p “Acreditamos que, aplicando a metodologia proposta, a análise de partícula única de materiais catalisadores finalmente atingiu o ponto de preparação e caracterização de amostras confiáveis ​​e comparativamente simples, que são cruciais para o estabelecimento de relações estrutura-função, "os autores escrevem em conclusão.