Pesquisadores, incluindo a Universidade de Tóquio, descobriram pela primeira vez uma maneira de melhorar a durabilidade dos catalisadores de ouro, criando uma camada protetora de aglomerados de óxido metálico. Catalisadores de ouro aprimorados podem resistir a ambientes físicos durante um intervalo de tempo maior do que seus equivalentes desprotegidos. Isto pode aumentar a gama de aplicações possíveis e, em alguns casos, reduzir o consumo e os custos de energia. Esses catalisadores são amplamente utilizados em campos industriais, como síntese química e produção farmacêutica, e todos podem se beneficiar de catalisadores de ouro aprimorados.
Todo mundo adora ouro: atletas, piratas, banqueiros – todos. Historicamente, o ouro tem sido um metal atraente, usado para fazer medalhas, joias, moedas e muito mais.
O que torna o ouro tão brilhante e atraente são as suas propriedades químicas que resistem às condições físicas onde outros materiais podem desbotar, como calor, pressão, oxidação e outras substâncias nocivas.
Paradoxalmente, no entanto, à nanoescala, minúsculas partículas de ouro contrariam esta tendência e tornam-se tão ativas que têm sido fundamentais para a realização de uma variedade de catalisadores, substâncias intermediárias que aceleram ou de alguma forma fazem com que as reações químicas aconteçam. Em outras palavras, são substâncias úteis ou necessárias para a conversão de uma substância em outra e, portanto, são amplamente utilizadas na síntese e na fabricação.
A inovação por trás dos catalisadores de ouro aprimorados
Kosuke Suzuki, professor associado do Departamento de Química Aplicada da Universidade de Tóquio, disse:"O ouro é um metal mágico que é justamente elogiado na sociedade, especialmente no campo científico. O ouro é um material ideal para catalisadores e pode nos ajudar a sintetizar várias substâncias, incluindo drogas. Razões Como o ouro tem uma baixa afinidade para absorver moléculas e é altamente seletivo para as substâncias às quais se liga, ele permite um controle muito preciso do processo de síntese química. Os catalisadores de ouro normalmente operam em temperaturas e pressões mais baixas, requerem menos energia e têm menos impacto ambiental do que os catalisadores tradicionais."
Por melhor que seja o ouro, ele tem algumas desvantagens. Quanto menores as partículas de ouro, mais reativo ele é e, em algum momento, os catalisadores feitos com ouro começam a ser afetados negativamente pelo calor, pressão, corrosão, oxidação e outras condições. Suzuki e sua equipe pensaram que poderiam melhorar a situação e projetaram um novo protetor que permitiria que os catalisadores de ouro mantivessem sua funcionalidade útil em uma ampla gama de condições físicas que normalmente impediriam ou destruiriam os catalisadores de ouro típicos.
“As nanopartículas de ouro usadas atualmente em catalisadores têm certo grau de proteção, graças a agentes como o dodecanotiol e polímeros orgânicos. Mas nossa nova tecnologia é baseada em um tipo de cluster de óxido metálico chamado sal polioximetal, que é muito mais eficaz, principalmente quando se trata de estresse oxidativo”, disse Suzuki.
"Atualmente estamos investigando novas estruturas e aplicações de polioximetalatos. Desta vez aplicamos polioximetalatos a nanopartículas de ouro e determinamos que os polioximetalatos melhoraram a durabilidade das nanopartículas. O verdadeiro desafio reside na aplicação de várias técnicas analíticas para testar e verificar isso."
A equipe de pesquisa usou uma variedade de técnicas conhecidas coletivamente como espectroscopia. Eles usaram nada menos que seis métodos espectroscópicos, que variavam nos tipos de informação que revelavam sobre a matéria e seu comportamento. Mas, de modo geral, eles funcionam projetando algum tipo de luz em uma substância e depois usando sensores especializados para medir como a luz muda de alguma forma. Suzuki e sua equipe passaram vários meses realizando vários testes e diferentes configurações de seus materiais experimentais até encontrarem o que procuravam.
“Nosso objetivo não é apenas melhorar certos métodos de síntese química”, disse Suzuki. "Nossas nanopartículas de ouro aprimoradas têm muitas aplicações que podem beneficiar a sociedade: catalisadores que decompõem a poluição (muitos carros a gasolina já possuem os conversores catalíticos familiares), pesticidas de baixo impacto, química verde para energia renovável, intervenções médicas, fontes de alimentos, sensores de patógenos sexuais, e a lista continua. Mas queremos ir ainda mais longe. Os próximos passos serão melhorar a gama de condições físicas para tornar as nanopartículas de ouro mais adaptáveis, e também analisar como adicionar alguma durabilidade a outros metais catalíticos úteis, como rutênio, ródio, rênio e, claro, algo mais popular que o ouro: a platina."
Fonte compilada: ScitechDaily