De acordo com pt.wedoany.com-Investigadores da Universidade de Adelaide, em colaboração com a Universidade Tohoku, a Universidade de Ciências de Tóquio e a Universidade Vanderbilt, nos EUA, desenvolveram com sucesso um catalisador microscópico composto por apenas 15 átomos de irídio. A sua atividade de massa é 1,5 vezes superior à dos catalisadores de irídio comerciais, e apresenta excelente durabilidade, com potencial para melhorar a produção de hidrogénio verde.

O hidrogénio verde é produzido através da decomposição da água em hidrogénio e oxigénio utilizando eletricidade renovável. A reação de evolução de oxigénio (OER) neste processo ocorre num ambiente altamente ácido e corrosivo, sendo o irídio um dos poucos materiais catalisadores capazes de suportar tais condições. No entanto, o seu elevado custo e recursos limitados levam os investigadores a tentar reduzir a quantidade de metal raro utilizado, maximizando ao mesmo tempo a sua atividade reativa.

A fabricação de nanoclusters metálicos com precisão atómica é uma das formas de reduzir a quantidade de irídio. Reduzir as partículas metálicas para clusters de 1 nanómetro (nm) aumenta a área superficial específica e os locais ativos, mas o irídio oxida-se facilmente quando exposto ao ar, tornando-se instável. Para resolver este problema, a equipa de investigação concebeu um método de redução por poliol utilizando etilenoglicol, combinado com um processo de troca de ligandos para proteger os átomos de irídio.

Os investigadores encapsularam o núcleo de átomos de irídio com moléculas de monóxido de carbono e trifenilfosfina, obtendo nanoclusters de irídio compostos por 15 átomos. Mesmo sintetizados em ambiente totalmente aberto, estes clusters mantiveram-se altamente estáveis e resistentes à oxidação. Posteriormente, os investigadores fixaram estes nanoclusters num suporte de negro de carbono, produzindo um catalisador sólido com um diâmetro médio de partícula de 0,9 nanómetros.

Os resultados dos testes mostraram que a atividade de massa deste novo material é cerca de 1,5 vezes superior à dos catalisadores comerciais tradicionais de irídio, podendo operar continuamente por mais de 20 horas sem degradação significativa do desempenho. Análises adicionais revelaram que a ultra-miniaturização das partículas de irídio alterou as suas propriedades eletrónicas, tornando as reações químicas mais eficientes.

Yuichi Negishi, representante da Universidade Tohoku, afirmou que esta descoberta tem potencial para melhorar a produção de hidrogénio verde e oferecer novas direções para o desenvolvimento de nanoclusters metálicos de alto desempenho e com boa relação custo-benefício, de modo a enfrentar os urgentes desafios energéticos e ambientais globais. Os resultados da investigação foram publicados no Journal of the American Chemical Society.