{"id":7424,"date":"2019-02-28T15:19:56","date_gmt":"2019-02-28T18:19:56","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/?p=7424"},"modified":"2019-03-06T16:27:08","modified_gmt":"2019-03-06T19:27:08","slug":"artigo-em-destaque-filmes-de-grafeno-e-niquel-melhores-catalisadores-para-a-producao-de-hidrogenio","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/artigo-em-destaque-filmes-de-grafeno-e-niquel-melhores-catalisadores-para-a-producao-de-hidrogenio\/","title":{"rendered":"Artigo em destaque: Filmes de grafeno e n\u00edquel, melhores catalisadores para a produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio."},"content":{"rendered":"

O artigo cient\u00edfico de autoria de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste m\u00eas \u00e9: Nanocatalysts for hydrogen production from borohydride hydrolysis: graphene-derived thin films with Ag- and Ni-based nanoparticles.<\/em><\/strong> Leandro Hostert, Eduardo G. C. Neiva, Aldo J. G. Zarbin, Elisa S. Orth. J. Mater. Chem. A<\/em>, 2018,6, 22226-22233. DOI 10.1039\/C8TA05834B.<\/p>\n

Filmes de grafeno e n\u00edquel: melhores catalisadores para a produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio<\/strong><\/p>\n

Milhares de ve\u00edculos movidos a g\u00e1s hidrog\u00eanio j\u00e1 circulam em algumas regi\u00f5es do mundo soltando apenas \u00e1gua pelo escapamento. Enquanto combust\u00edvel ou fonte de energia, o hidrog\u00eanio \u00e9, de fato, uma op\u00e7\u00e3o extremamente limpa (n\u00e3o gera emiss\u00f5es nocivas) e eficiente (pode produzir mais energia do que qualquer outro combust\u00edvel). Entretanto, o hidrog\u00eanio em forma pura n\u00e3o existe na natureza no planeta Terra. Ele precisa ser produzido, e a maior parte dos m\u00e9todos de gera\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio conhecidos at\u00e9 o momento pecam tanto no aspecto econ\u00f4mico quanto no ecol\u00f3gico.<\/p>\n

Uma alternativa a esses m\u00e9todos foi recentemente apresentada por uma equipe de pesquisadores da Universidade Federal do Paran\u00e1 (UFPR), ligados ao programa de p\u00f3s-gradua\u00e7\u00e3o em Qu\u00edmica. Esses cientistas brasileiros propuseram um m\u00e9todo limpo, eficiente, simples e de baixo custo para produzir hidrog\u00eanio. A equipe desenvolveu novos catalisadores (compostos que modificam a velocidade de uma rea\u00e7\u00e3o qu\u00edmica sem ser consumidos nela), feitos de grafeno e nanopart\u00edculas met\u00e1licas, que tornaram vi\u00e1vel a produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio por meio da hidr\u00f3lise de borohidreto \u2013 uma rea\u00e7\u00e3o qu\u00edmica ainda pouco utilizada na gera\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio apesar do enorme potencial que apresenta por ser limpa e muito simples.<\/p>\n

\"Fotografias<\/a>
Fotografias e esquemas representativos da gera\u00e7\u00e3o de H2 por hidr\u00f3lise de borohidreto catalisada com filmes finos de grafeno e nanopart\u00edculas met\u00e1licas. Os filmes, de cerca de 500 nm de espessura, recobrem os dois lados de uma plaqueta de vidro, cobrindo 15 cm2, a qual fica imersa numa solu\u00e7\u00e3o de borohidreto de s\u00f3dio e \u00e1gua. Nas fotos podem ser vistas as bolhas de g\u00e1s hidrog\u00eanio geradas na superf\u00edcie do catalisador.<\/figcaption><\/figure>\n

Nessa rea\u00e7\u00e3o, que \u00e9 realizada em temperatura ambiente, mol\u00e9culas de borohidreto de s\u00f3dio (NaBH4<\/sub>), reagem espontaneamente com mol\u00e9culas de \u00e1gua gerando mol\u00e9culas de hidrog\u00eanio (H2<\/sub>). O processo ocorre em apenas uma etapa, e \u00e9 realizado com o aux\u00edlio de materiais catalisadores, que aceleram a velocidade da rea\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

\u201cO trabalho desenvolvido tem como principal contribui\u00e7\u00e3o a possibilidade de gera\u00e7\u00e3o de H2<\/sub> por meio de filmes finos de nanocomp\u00f3sitos de grafeno\u201d, diz a professora Elisa Souza Orth<\/a>, autora correspondente de um artigo sobre o trabalho, recentemente publicado no Journal of Materials Chemistry A<\/em> (fator de impacto= 9,931). \u201cOs nanocomp\u00f3sitos de materiais \u00e0 base de carbono com nanopart\u00edculas met\u00e1licas t\u00eam mostrado muitas aplica\u00e7\u00f5es promissoras e mostramos que, para a hidr\u00f3lise de borohidreto, menos explorada, eles tamb\u00e9m poderiam ser empregados com efici\u00eancia\u201d, completa.<\/p>\n

Dentre os filmes finos catalisadores produzidos pela equipe da UFPR, os que apresentaram melhor desempenho foram os de \u00f3xido de grafeno reduzido com nanopart\u00edculas de n\u00edquel (rGO\/Ni). De fato, esse nanocomp\u00f3sito, produzido com um metal relativamente barato, o n\u00edquel, apresentou um desempenho superior ao da maior parte dos catalisadores j\u00e1 reportados na literatura cient\u00edfica, inclusive aqueles preparados com metais nobres, cujo custo \u00e9 muito maior. Em linhas gerais, isso significa que pequenas quantidades de rGO\/Ni (algumas dezenas de mg) geraram grandes volumes de hidrog\u00eanio (400 ml) em curtos prazos de tempo (5 horas).<\/p>\n

Al\u00e9m disso, os filmes desenvolvidos pela equipe brasileira apresentaram mais uma caracter\u00edstica importante para um catalisador: eles podem ser facilmente retirados do recipiente de rea\u00e7\u00e3o, lavados e secados sem sofrer danos, possibilitando assim seu reuso. \u201cNesse trabalho, conseguimos reutilizar o mesmo nanocatalisador em 10 ciclos consecutivos, sem perder atividade\u201d, conta a professora Orth.<\/p>\n

Esses resultados foram poss\u00edveis gra\u00e7as \u00e0 uni\u00e3o das compet\u00eancias em fabrica\u00e7\u00e3o de nanomateriais de carbono do Grupo de Qu\u00edmica de Materiais, coordenado pelo professor Aldo Jos\u00e9 Gorgatti Zarbin<\/a>\u00a0com a expertise em processos de cat\u00e1lise do Grupo de Cat\u00e1lise e Cin\u00e9tica, liderado pela professora Orth. Esses dois grupos da UFPR t\u00eam um hist\u00f3rico de colabora\u00e7\u00e3o na aplica\u00e7\u00e3o de materiais de carbono; inicialmente, no estudo de pesticidas e, atualmente, no desenvolvimento de materiais multifuncionais com atividade catal\u00edtica extraordin\u00e1ria.<\/p>\n

\"O<\/a>
O doutorando Leandro Hostert em laborat\u00f3rio do programa de p\u00f3s-gradua\u00e7\u00e3o em Qu\u00edmica da UFPR.<\/figcaption><\/figure>\n

Al\u00e9m do desenvolvimento dos catalisadores e da sua aplica\u00e7\u00e3o na produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio, o trabalho publicado no Journal of Materials Chemistry A<\/em> incluiu uma an\u00e1lise das diversas formas de se medir a atividade catal\u00edtica de um material. Os autores conseguiram uniformizar crit\u00e9rios e comparar diversos resultados obtidos no laborat\u00f3rio e encontrados na literatura cient\u00edfica. \u201cDesenvolvemos um estudo cin\u00e9tico que complementa a discuss\u00e3o dessas rea\u00e7\u00f5es complexas e pode ajudar a orientar para uma compreens\u00e3o mais concisa da atividade catal\u00edtica\u201d, explica Elisa Orth.<\/p>\n

A pesquisa foi realizada dentro do doutorado em andamento de Leandro Hostert<\/a>, orientado pela professora Orth, e contou com financiamento do CNPq, CAPES, Funda\u00e7\u00e3o Arauc\u00e1ria, INCT Nanocarbono e L\u00b4Or\u00e9al\u2013UNESCO-ABC por meio do Pr\u00eamio para Mulheres na Ci\u00eancia (2015) e International Rising Talents<\/em> (2016) recebidos por Elisa Orth.<\/p>\n

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