De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipe de pesquisa liderada pelo Dr. Marcel Risch, do Centro Helmholtz de Materiais e Energia de Berlim (HZB), e pelo Prof. Dr. Sanjay Mathur, da Universidade de Colônia, conseguiu aumentar a eficiência e seletividade de filmes catalisadores de ferrita de cobalto (CoFe₂O₄) na conversão eletroquímica de nitrato em amônia, utilizando um método de síntese assistida por campo magnético. Este estudo oferece uma alternativa sustentável ao tradicional processo de Haber-Bosch, que consome muita energia.
A síntese de amônia é um processo crucial para a indústria química e a produção de fertilizantes agrícolas, mas o método tradicional de Haber-Bosch consome de 1% a 2% da energia global e contribui com quase 1% das emissões de gases de efeito estufa. Novos métodos baseados na conversão eletroquímica de nitrato surgem como uma alternativa promissora, especialmente por poderem utilizar lodos nocivos gerados na agricultura intensiva. No entanto, esse processo requer catalisadores eficientes para suprimir a geração de hidrogênio e subprodutos nitrogenados, e filmes de óxidos de metais de transição com estrutura espinélio, como o CoFe₂O₄, são considerados de grande potencial.
Os pesquisadores descobriram que a aplicação de um campo magnético externo durante a síntese do catalisador pode melhorar significativamente seu desempenho. Em experimentos específicos, os filmes de CoFe₂O₄ preparados sob um campo magnético de 1 Tesla apresentaram o melhor resultado: a produção de amônia foi triplicada em comparação com o mesmo material sintetizado na ausência de campo magnético. Além disso, este catalisador apresentou uma produção de amônia 22 vezes maior do que o óxido de ferro puro Fe₃O₄-1T, também sintetizado sob um campo de 1 Tesla, indicando que o cobalto desempenha um papel decisivo na redução de nitrato. Cálculos da Teoria do Funcional da Densidade (DFT) confirmaram que o cobalto inibe a reação competitiva de evolução de hidrogênio e promove a conversão de nitrato. As análises mostraram que o campo magnético estabiliza os íons Co²⁺ cataliticamente ativos em sítios octaédricos do catalisador, reduzindo assim a barreira cinética para a redução de nitrato.
Vale ressaltar que o campo magnético foi aplicado apenas durante o crescimento do filme, e os efeitos de melhoria persistiram nas operações eletroquímicas subsequentes, sem a necessidade de campo magnético externo. Imagens de microscopia eletrônica de varredura indicam que, quanto mais forte o campo magnético durante a síntese, mais rugosa é a superfície do filme de CoFe₂O₄, proporcionando assim uma maior área superficial para a reação. A equipe de pesquisa espera que este resultado incentive uma exploração mais ampla de estratégias assistidas por campo magnético na personalização de eletrocatalisadores.
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