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Un equipo de investigadores del Instituto de Materiales y Sistemas del Futuro de la Universidad de Nagoya en Japón ha desarrollado una novedosa técnica de «un solo recipiente» para producir nanoláminas utilizando menos metales raros. Su investigación tiene como objetivo hacer que la producción de energía sea más respetuosa con el medio ambiente. El estudio fue publicado en la revista ACS Nano.
La creación de energía limpia es fundamental, ya que ayuda a frenar el calentamiento global y construir una civilización neutra en carbono. Los catalizadores de hidrógeno a base de paladio (Pd) son una fuente potencial de energía limpia. El paladio se utiliza en la industria en electrólisis para extraer oxígeno e hidrógeno del agua. Luego se genera electricidad a partir del hidrógeno en las pilas de combustible. El agua es el único subproducto.
El paladio se utiliza a menudo como catalizador en forma de “nanopartículas” esféricas. Sin embargo, una superficie más delgada y plana requeriría menos metales preciosos y daría a la reacción una superficie mayor.
El grupo de investigación de Minoru Osada en la Universidad de Nagoya desarrolló un método novedoso para producir nanoláminas de Pd. El “Método One Pot” recibe su nombre del hecho de que se puede preparar en un solo recipiente de vidrio. Las láminas resultantes eran comparables en tamaño a una sola molécula o cadena de ADN debido a su estructura muy delgada (1 a 2 nm).
Nuestro método recientemente desarrollado es un proceso seguro, simple y que ahorra energía. Las nanohojas se pueden sintetizar a una temperatura baja de 75 °C en una sola hora sin un recipiente de reacción especial. Aunque es difícil sintetizar nanohojas con espesor y tamaño uniformes utilizando el método de síntesis tradicional, se logra fácilmente utilizando nuestro método de un solo recipiente.
Minoru Osada, Profesor, Instituto de Materiales y Sistemas para la Sostenibilidad, Universidad de Nagoya
Estas nanohojas ofrecen avances significativos con respecto a las tecnologías actuales.
Osada añadió: “Debido a su forma de lámina, nuestras nanohojas 2D tienen una superficie 2,8 veces mayor que la de las nanopartículas esféricas. En las pruebas de rendimiento, tenían más del doble de actividad catalítica que la generación actual de catalizadores de desprendimiento de hidrógeno.«
Este estudio tiene un enorme potencial para lograr efectos transformadores, ya que las reacciones del hidrógeno son fundamentales para múltiples sectores. Osada expresó su optimismo de que, además de la energía renovable, otras empresas también utilizarán las nuevas nanoláminas de Pd.
Él concluyó, «Hasta la fecha, las nanopartículas de Pd se utilizan ampliamente como catalizadores importantes para diversas reacciones químicas que van desde la purificación de gases hasta la síntesis farmacéutica. Las nanohojas de Pd podrían potencialmente reemplazar a los catalizadores de Pd tradicionales y revolucionar estos procesos.«
Referencia de la revista:
Andó, S., et. Alabama. (2023) Síntesis fácil de nanohojas de Pd e implicaciones para una actividad catalítica superior. ACS Nano. doi:10.1021/acsnano.3c07861
Fuente: https://en.nagoya-u.ac.jp/
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