{"id":5787,"date":"2017-04-28T15:20:49","date_gmt":"2017-04-28T18:20:49","guid":{"rendered":"http:\/\/sbpmat.org.br\/?p=5787"},"modified":"2017-05-05T16:11:50","modified_gmt":"2017-05-05T19:11:50","slug":"artigo-em-destaque-melhores-catalisadores-para-celulas-a-combustivel-de-hidrazina","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/artigo-em-destaque-melhores-catalisadores-para-celulas-a-combustivel-de-hidrazina\/","title":{"rendered":"Artigo em destaque: Melhores catalisadores para c\u00e9lulas a combust\u00edvel de hidrazina."},"content":{"rendered":"

O artigo cient\u00edfico com participa\u00e7\u00e3o de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste m\u00eas \u00e9:\u00a0From ionic liquid-modified cellulose nanowhiskers to highly active metal-free nanostructured carbon catalysts for the hydrazine oxidation reaction.<\/strong> Eliz\u00e2ngela H. Fragal, Vanessa H. Fragal, Xiaoxi Huang, Alessandro C. Martins, Thelma Sley P. Cellet, Guilherme M. Pereira, Eli\u0161ka Mikmekov\u00e1, Adley F. Rubira, Rafael Silva* and Tewodros Asefa*. J. Mater. Chem. A, 2017,5, 1066-1077. DOI: 10.1039\/C6TA09821E.<\/p>\n

Melhores catalisadores para c\u00e9lulas a combust\u00edvel de hidrazina<\/strong><\/p>\n

C\u00e9lulas a combust\u00edvel s\u00e3o dispositivos que, valendo-se de processos de oxida\u00e7\u00e3o, convertem diretamente a energia qu\u00edmica dos combust\u00edveis, os quais\u00a0podem ser renov\u00e1veis, em eletricidade. As c\u00e9lulas a combust\u00edvel operam com alta efici\u00eancia energ\u00e9tica e baixo impacto ambiental, e podem ser usadas nas mais diversas aplica\u00e7\u00f5es. De uso ainda restrito, as c\u00e9lulas a combust\u00edvel apresentam v\u00e1rios desafios \u00e0 pesquisa, como o desenvolvimento de catalisadores que tornem mais eficientes os processos de convers\u00e3o de energia.<\/p>\n

Uma equipe cient\u00edfica internacional deu um significativo passo nesse sentido ao desenvolver um material que demonstrou ser muito eficiente para catalisar a oxida\u00e7\u00e3o de hidrozina (N2<\/sub>H4<\/sub>) \u2013 um combust\u00edvel l\u00edquido adequado para uso em c\u00e9lulas a combust\u00edvel. \u00a0Diferentemente da maioria dos catalisadores eficientes, este novo catalisador n\u00e3o possui metais nobres na sua composi\u00e7\u00e3o, e sim materiais abundantes, baratos e renov\u00e1veis. O trabalho foi reportado em artigo recentemente publicado no Journal of Materials Chemistry A.\u00a0<\/em>Materials for energy and sustainability<\/em> (fator de impacto 8,262), assinado por pesquisadores de institui\u00e7\u00f5es do Brasil, Estados Unidos e Rep\u00fablica Checa.<\/p>\n

\u201cNesse trabalho destacamos a s\u00edntese de materiais nanoestruturados de carbono usando como precursor nanopart\u00edculas de celulose cristalina modificada com l\u00edquido i\u00f4nico\u201d, diz Rafael da Silva<\/a>, professor da Universidade Estadual de Maring\u00e1 (UEM) e um dos autores correspondentes do artigo. \u201cO material obtido neste processo foi utilizado como catalisador para o processo de oxida\u00e7\u00e3o de hidrazina\u201d, completa.<\/p>\n

Como se fossem cozinheiros testando qual \u00e9 a melhor combina\u00e7\u00e3o de ingredientes para fazer determinado prato, os pesquisadores fabricaram uma s\u00e9rie de materiais de carbono com pequenas diferen\u00e7as entre eles, com a finalidade de compar\u00e1-los e determinar qual teria melhor desempenho como catalisador na oxida\u00e7\u00e3o de hidrozina.<\/p>\n

Para isso, inicialmente, a equipe preparou cuidadosamente os precursores (compostos que participam de uma rea\u00e7\u00e3o qu\u00edmica para formar um novo composto) dos materiais de carbono: as nanopart\u00edculas de celulose modificadas com l\u00edquido i\u00f4nico. O algod\u00e3o comercial, aquele que \u00e9 vendido em farm\u00e1cias, foi escolhido como mat\u00e9ria-prima para a prepara\u00e7\u00e3o das nanopart\u00edculas de celulose. Pol\u00edmero natural de f\u00f3rmula (C6<\/sub>H10<\/sub>O5<\/sub>)n muito abundante na Terra, a celulose \u00e9 produzida por plantas e bact\u00e9rias. As nanopart\u00edculas foram \u201cfuncionalizadas\u201d em dois grupos: enquanto uma parte delas recebeu a adi\u00e7\u00e3o do grupo funcional SO3<\/sub>–<\/sup>, \u00e0s demais adicionou-se o grupo CO2<\/sub>–<\/sup>. Em etapas posteriores, determinados grupos de nanopart\u00edculas foram submetidos a determinados processos de modifica\u00e7\u00e3o superficial.<\/p>\n

Com os diferentes precursores (nanopart\u00edculas) obtidos, os cientistas conseguiram preparar v\u00e1rios tipos de materiais de carbono. Tanto os precursores quanto os materiais obtidos a partir deles foram caracterizados por uma s\u00e9rie de t\u00e9cnicas. Finalmente, a equipe investigou a atividade catal\u00edtica perante a oxida\u00e7\u00e3o da hidrazina em cada um dos materiais de carbono preparados. Os cientistas puderam concluir que o material com melhor desempenho nessa aplica\u00e7\u00e3o tinha sido preparado com nanopart\u00edculas de celulose funcionalizadas com SO3<\/sub>– e<\/sup>, posteriormente modificadas com um l\u00edquido i\u00f4nico (composto i\u00f4nico em estado l\u00edquido que funciona como solvente) de f\u00f3rmula ([C4<\/sub>mim][CH3<\/sub>SO3<\/sub>]) e sem tra\u00e7os de elementos met\u00e1licos em sua composi\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

\u201cUsamos precursores simples e conseguimos obter um catalisador que est\u00e1 entre os melhores j\u00e1 reportados para a rea\u00e7\u00e3o de oxida\u00e7\u00e3o de hidrazina\u201d, comemora o professor Silva. \u201cDe fato, nosso material, que \u00e9 baseado apenas em elementos qu\u00edmicos abundantes, consegue ser mais ativo que catalisadores baseados em metais nobres\u201d, completa.<\/p>\n

Os autores do artigo justificaram o bom desempenho do material pela sinergia da celulose e o l\u00edquido i\u00f4nico, desde que o solvente se adsorve na superf\u00edcie e tamb\u00e9m penetra na estrutura das nanopart\u00edculas de celulose, propiciando a inser\u00e7\u00e3o de impurezas e defeitos – fen\u00f4menos que favorecem a atividade catal\u00edtica.<\/p>\n

O projeto foi realizado na Universidade Rutgers (New Jersey, EUA), no contexto do doutorado em Qu\u00edmica da estudante da UEM Eliz\u00e2ngela Hafemann Fragal<\/a>, orientada pelos professores Adley Rubira e Rafael da Silva. O trabalho foi desenvolvido no in\u00edcio do doutorado de Eliz\u00e2ngela, em 2015, durante um est\u00e1gio sanduiche no grupo do professor Tewodros Asefa<\/a>\u00a0em Rutgers. Eliz\u00e2ngela fez o est\u00e1gio sandu\u00edche no mesmo per\u00edodo e grupo que a sua irm\u00e3 mais velha Vanessa Hafemann Fragal, ambas autoras do artigo do Journal of Materials Chemistry A<\/em>. Na \u00e9poca, Vanessa tamb\u00e9m era aluna de doutorado do mesmo grupo da UEM.<\/p>\n

\"Oito<\/a>
Oito dos dez autores do paper. A partir da esquerda do leitor: estudante Eliz\u00e2ngela Fragal (UEM), doutora Vanessa Fragal (UEM), doutor Alessandro Martins (UEM), doutora Thelma Sley Cellet (UEM) estudante Guilherme Pereira (UEM), professor Adley Rubira (UEM), professor Rafael da Silva (UEM) e professor Tewodros Asefa (Rutgers).<\/figcaption><\/figure>\n

A coopera\u00e7\u00e3o entre UEM e a Universidade Rutgers, bem como a g\u00eanese do trabalho divulgado nesta mat\u00e9ria, remontam a 2010, quando Silva foi fazer doutorado pleno em Rutgers como bolsista Fulbright\/Capes, depois de ter feito gradua\u00e7\u00e3o e mestrado na UEM. Depois disso, Silva voltou \u00e0 UEM, onde se tornou professor efetivo em 2015, e seis membros do grupo da institui\u00e7\u00e3o paranaense foram trabalhar no grupo do professor Asefa (tr\u00eas doutorandos em est\u00e1gios sandu\u00edche e tr\u00eas p\u00f3s-docs). Al\u00e9m disso, Asefa \u00e9 professor visitante na UEM, contando com bolsa do CNPq.<\/p>\n

No doutorado, Silva participou do primeiro trabalho que demonstrou que um catalisador para oxida\u00e7\u00e3o eletroqu\u00edmica de hidrazina pode ser feito sem o uso de metais. \u201cEm 2012, publicamos um artigo [SILVA, Rafael ; Al-Sharab, Jafar ; Asefa, Tewodros . Edge-Plane-Rich Nitrogen-Doped Carbon Nanoneedles and Efficient Metal-Free Electrocatalysts<\/em>. Angewandte Chemie (International ed. Print), v. 51, p. 7171-7175, 2012] no qual divulgamos a s\u00edntese de uma nova estrutura de carbono, a qual denominamos de nanoagulhas de carbono, que era ativa em rela\u00e7\u00e3o \u00e0 oxida\u00e7\u00e3o de hidrazina, com atividade semelhante \u00e0 dos melhores catalisadores \u00e0 \u00e9poca\u201d, relata Silva, que conta com mais de 2.700 cita\u00e7\u00f5es a seus artigos, segundo o Google Scholar, conseguidas em apenas 10 anos atuando em pesquisa.<\/p>\n

Desde o paper de 2012, novos avan\u00e7os sobre o tema foram publicados por diversos grupos. \u201cOs fatos que aprendemos nestes anos levaram-nos a construir um sistema que \u00e9 muito mais ativo que o material publicado em 2012. Para isso usamos a celulose e a sua intera\u00e7\u00e3o espec\u00edfica com l\u00edquido i\u00f4nico, que introduz agentes dopantes \u00e0 estrutura do carbono final\u201d, conclui Silva. Com o artigo divulgado nesta mat\u00e9ria, a equipe mostrou que \u00e9 poss\u00edvel recuperar de forma eficiente a energia armazenada em mol\u00e9culas de hidrazina. \u201cHoje dominamos o processo de s\u00edntese dos melhores catalisadores poss\u00edveis para a rea\u00e7\u00e3o de hidrazina\u201d, diz Silva.<\/p>\n

O trabalho foi realizado com recursos das ag\u00eancias brasileiras CAPES, CNPq e Funda\u00e7\u00e3o Arauc\u00e1ria, bem como recursos da Universidade Rutgers e da National Science Foundation<\/em> (EUA).<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

O artigo cient\u00edfico com participa\u00e7\u00e3o de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste m\u00eas \u00e9:\u00a0From ionic liquid-modified cellulose nanowhiskers to highly active metal-free nanostructured carbon catalysts for the hydrazine oxidation reaction. Eliz\u00e2ngela H. Fragal, Vanessa H. Fragal, Xiaoxi Huang, Alessandro C. Martins, Thelma Sley P. Cellet, Guilherme M. Pereira, Eli\u0161ka Mikmekov\u00e1, […]<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[1226,1224,1222,105,1223,1221,1225,1229,1227,1217,1228,1220,1218,309,1219,225],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/5787"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=5787"}],"version-history":[{"count":6,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/5787\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":5816,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/5787\/revisions\/5816"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=5787"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=5787"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=5787"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}