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Nanotecnologia revela potencial de material barato para produção de hidrogênio verde
Pesquisadores do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), organização supervisionada pelo Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTI), conseguiram superar diversos desafios na manipulação do dissulfeto de molibdênio (MoS2) em nanoescala. A obtenção do material nessa escala foi possível graças a um processo eletroquímico que gradativamente vai oxidando os cristais de dissulfeto de molibdênio, na forma em que são encontrados na natureza (multicamada), até que reste somente uma única camada do material (monocamada).
“Nós conseguimos uma das maiores razões de aspecto da literatura. Folhas compostas por monocamadas com 3 átomos de espessura, 0,7 nanômetros de espessura, que podem chegar a até quase um milímetro de comprimento”, comemorou o Dr. Murilo Santhiago, pesquisador do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano) do CNPEM.
Estudos anteriores já demonstraram que as reações químicas que resultam na produção de hidrogênio acontecem principalmente nas bordas laterais das folhas (plano de borda) desse material. Para que a mesma reação ocorra no centro da folha (plano basal), recoberta por átomos de enxofre, é necessário gerar minúsculos defeitos que desempenham papel de sítios catalíticos. O passo seguinte é a caracterização, análise da amostra em escala atômica em um microscópio eletrônico de transmissão, para tentar entender quais são os fatores que mais contribuem para a reação desejada.
Para superar o desafio de não contaminar nem gerar defeitos não propositais na estrutura do material, todo o processo de desbaste eletroquímico do cristal multicamada foi feito sobre membranas de ouro contendo microfuros de 20 micrômetros de diâmetro.
“No âmbito da nanotecnologia, preparar monocamadas que ocupam furos dessas dimensões, é como se recobríssemos pátios gigantescos, que criam excelentes condições para aprofundamento dos estudos desse tipo de material. É por essas fendas que o feixe de elétrons dos instrumentos de microscopia de transmissão vai revelar detalhes valiosos sobre os tipos de defeitos e sobre as melhores maneiras de ‘esculpir’ o material de forma a obter as melhores características possíveis”, explicou o Dr. Murilo Santhiago.
Fotossíntese artificial e mais
Há uma corrida mundial para redução de emissões de carbono e o desenvolvimento de processos inspirados na natureza para otimizar o uso da energia solar para produção de energia é uma área muito promissora e estratégica.
O projeto de pesquisa do CNPEM, que teve financiamento do Instituto Serrapilheira, foi desenhado para contribuir na compreensão da atividade catalítica de nanomateriais bidimensionais voltadas à produção de hidrogênio obtido de forma sustentável, mas pode ir além do uso otimizado como catalisador em escala industrial.
“Como o dissulfeto de molibdênio (MoS2) é também um semicondutor, pode ser otimizado como material ativo também em aplicações que visam a inovação na produção de componentes nanoeletrônicos”, concluiu o pesquisador.
Acesse a notícia completa na página do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais.
Fonte: Assessoria de Comunicação, CNPEM.
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