São Paulo (AUN - USP) - A nanotecnologia, apesar de dar ainda seus primeiros passos, é vista como um campo promissor. O conhecimento aplicado na área pode ser responsável por profundas mudanças econômicas, sociais, ambientais e militares, e os resultados já são vistos na produção de semicondutores, biomateriais, chips, entre outras inovações. No entanto, uma das sub-áreas mais excitantes, alvo de inúmeras pesquisas, tem sido a catálise realizada por nanopartículas, ou simplesmente nanocatálise.

Catalisadores são substâncias em geral que aceleram a velocidade de transformação dos reagentes. Seja nas indústrias, aumentando a eficiência e produtividade das reações, ou nos laboratórios, diminuindo o tempo de espera para que uma reação ocorra, são de extrema importância. Mas descobriu-se que, com a diminuição das dimensões destes materiais, algumas vantagens aparecem. “Isso acontece devido às propriedades únicas existentes em materiais nessa escala de tamanho”, explica Liane Marcia Rossi, professora do Departamento de Química Fundamental do Instituto de Química da USP (IQ) e coordenadora do Laboratório de Nanomateriais e Catálise.

Uma delas é o aumento da atividade catalítica, que se dá pela alta área de contato obtida entre a superfície donanocatalisador e os reagentes. O maior número de átomos expostos da partícula catalisadora leva a um número superior de colisões efetivas entre os átomos envolvidos na reação e, portanto, a velocidade de transformação é aumentada. Há também um ganho em seletividade – fração do material de partida que foi convertida no produto desejado – e facilidade de separação de resíduos prejudiciais ao meio-ambiente do produto final.

No Laboratório de Nanomateriais e Catálise, Liane e sua equipe trabalham com catalisadores heterogêneos – que não se misturam aos reagentes – de partículas metálicas. “De maneira específica, investigamos as propriedades de nanopartículas metálicas em busca de catalisadores mais ativos e mais seletivos, bem como empregamos as propriedades únicas das nanopartículas magnéticas para facilitar a separação dos materiais após a reação”, comenta a professora, que já produziu, em oito anos de pesquisa, catalisadores com excelentes propriedades catalíticas e separáveis do meio reacional com o simples uso de um imã.

Segundo ela, a catálise heterogênea recebeu um novo impulso com o advento da nanotecnologia graças aos avanços das técnicas de caracterização e das metodologias de preparação de nanopartículas metálicas. “As técnicas atuais prometem maior controle de morfologia, tamanho e dispersão das propriedades desses materiais do que os tradicionais métodos de preparação de catalisadores heterogêneos”, explica. Isso de dá pelo fato de que os nanocatalisadores são feitos átomo por átomo, o que permite o ajuste controlado e direcionado de suas propriedades durante o processo de produção.

Os nanocatalisadores produzidos por Liane e sua equipe são monometálicos: foram feitos a partir de Paládio (Pd), Ródio (Rh), Platina (Pt), Rutênio (Ru), Irídio (Ir), Ouro (Au), Cobalto (Co) e Níquel (Ni). Ela comenta a fase atual da pesquisa e perspectivas futuras dos projetos: “Temos nos dedicado, agora, ao estudo de sistemas bimetálicos e ao controle de parâmetros estruturais que conferem atividade catalítica e seletividade ainda maiores que os monometálicos”.

Catalisadores são substâncias em geral que aceleram a velocidade de transformação dos reagentes. Seja nas indústrias, aumentando a eficiência e produtividade das reações, ou nos laboratórios, diminuindo o tempo de espera para que uma reação ocorra, são de extrema importância. Mas o que ocorre quando os materiais utilizados para tal fim têm suas dimensões diminuídas?A catálise realizada por nanopartículas se tornou uma das sub-áreas mais excitantes da nanotecnologia. É a chamada nanocatálise, alvo de inúmeras pesquisas em instituições do mundo inteiro.