Uma equipe de pesquisadores do Instituto ITACA da Universitat Politècnica de València (UPV) e do Instituto de Pesquisa de Tecnologia Química, centro conjunto do Conselho Nacional de Pesquisa Espanhol (CSIC) e da UPV, descobriu um novo método para a fabricação de nanocatalisadores metálicos mais sustentáveis ​​e econômicos.



Com grande potencial no setor industrial, o método contribuiria para a descarbonização da indústria. O trabalho foi publicado na revista ACS Nano .

Este novo método baseia-se no processo de exsolução ativado por radiação de microondas. Exsolução é um método de geração de nanopartículas metálicas na superfície de materiais cerâmicos. "Em temperaturas elevadas e em atmosfera redutora (geralmente hidrogênio), os átomos metálicos migram da estrutura do material para sua superfície, formando nanopartículas metálicas ancoradas à superfície. Essa ancoragem aumenta significativamente a resistência e a estabilidade dessas nanopartículas, o que impacta positivamente a eficiência desses catalisadores", explica Beatriz García Baños, pesquisadora da Área de Microondas do Instituto ITACA da UPV.

No estudo, os pesquisadores da UPV e do CSIC demonstraram que graças à radiação de micro-ondas esse processo pode ser realizado em temperaturas mais moderadas e sem a necessidade de utilização de atmosferas redutoras.

"Desta forma, nanocatalisadores ativos de níquel podem ser produzidos em um processo de exsolução mais eficiente em termos energéticos. Esses catalisadores provaram ser ativos e estáveis ​​para a reação de produção de CO a partir de CO₂ , obtendo um produto de interesse industrial e contribuindo para a descarbonização do setor”, afirma Alfonso Juan Carrillo Del Teso, pesquisador do Grupo de Conversão e Armazenamento de Energia do ITQ.

O processo de exsolução demonstrado em nanopartículas de níquel foi realizado em temperaturas de cerca de 400ºC e tempos de exposição de alguns segundos, enquanto o procedimento de exsolução convencional nestes materiais ocorre em temperaturas de 900ºC, com tempos de cerca de 10 horas. Além disso, esta tecnologia permite que a exsolução seja realizada sem o uso de hidrogênio.

“Por todos esses motivos, melhoramos a sustentabilidade do processo. Além disso, ao obtermos os catalisadores em temperaturas mais amenas e tempos de exposição mais curtos, reduzimos os custos do processo, o que também é influenciado por não ser necessário utilizar hidrogênio como gás redutor. ”, acrescenta Beatriz García Baños.

Aplicativos

O processo desenvolvido pela equipe UPV e CSIC destina-se principalmente a procedimentos catalíticos de alta temperatura para armazenamento e conversão de energia renovável. Também poderia ser aplicado a reações de reforma de biogás para a produção de gás de síntese (precursor de combustíveis líquidos), CO₂ reações de hidrogenação aplicáveis ​​a sistemas Power-to-X e eletrodos de funcionalização para células de combustível e/ou eletrolisadores de alta temperatura.

Mais informações: Andrés López-García et al, Exsolução de Nanopartículas de Ni Acionada por Microondas em Perovskitas Deficientes em Local A, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c08534
Informações do diário: ACS Nano

Fornecido pela Universidade Politécnica de Valência