Desenvolvendo uma nova geração de materiais avançados multicomponentes via síntese mecanoquímica

Resumo

A demanda global por processos e produtos ambientalmente amigáveis tem conduzido a pesquisa científica e industrial em direção a uma química mais sustentável e à preparação de novos materiais com desempenho e propriedades aprimorados. Apesar do sucesso impressionante das técnicas convencionais para síntese e design de materiais, as abordagens clássicas envolvem alto consumo de solvente e energia. Além disso, o número de materiais multicomponentes, que são atraentes para diversas aplicações tecnológicas, preparados por tais abordagens, permanece limitado. Assim, a busca por rotas alternativas de síntese, inscritas num cenário da química sustentável, e que sejam capazes de gerar materiais altamente ativos, é, portanto, imperativa. Esse é o caso das transformações induzidas por moagem mecânica, que resultam em materiais avançados como nanopartículas metálicas (NPs) e nanopartículas de óxidos metálicos para aplicações em catálise e energia. A mecanoquímica tem atraído atenção como uma alternativa ecologicamente correta para a química na pesquisa acadêmica e industrial e para as ciências dos materiais, tendo sido recentemente considerada como uma das dez inovações químicas que podem mudar o mundo. Porém, o uso da mecanoquímica na síntese de NPs metálicos na sua forma livre ou suportadas sobre uma matriz sólida ainda é pouco explorado, ocultando o efetivo potencial da técnica. No presente projeto pretendemos explorar e expandir o uso de rotas mecanoquímicas para a síntese de NPs mono- e multimetálicas e nanoestruturas suportadas em óxidos. Os parâmetros que influenciam a estrutura dos materiais finais (tamanho, morfologia etc.) serão identificados pelo estudo cuidadoso das condições de reação, particularmente os parâmetros associados à moagem. Adicionalmente, investigaremos os mecanismos de formação das NPs utilizando técnicas de caracterização do estado da arte, permitindo controlar a mecanossíntese das nanoestruturas. Finalmente, os materiais potentialmente ativos serão selecionados e testados como catalisadores. Isso permitirá o estabelecimento de uma relação estrutura-propriedade, abrindo caminho para o design racional de uma nova geração de materiais avançados altamente ativos no estado sólido. (AU)