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Elucidação dos mecanismos de formação de nanopartículas de metais nobres em condições de moagem mecânica no estado sólido utilizando técnicas in situ

Processo: 19/01619-0
Linha de fomento:Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de maio de 2019
Vigência (Término): 30 de abril de 2020
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Roberto Manuel Torresi
Beneficiário:Paulo Filho Marques de Oliveira
Supervisor no Exterior: Dr Franziska Emmerling
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Local de pesquisa : Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Alemanha  
Vinculado à bolsa:17/15456-0 - Mecanoquímica de sólidos como rota verde para síntese de materiais avançados, BP.PD
Assunto(s):Difração por raios X

Resumo

Nanopartículas de metais nobres apresentam aplicações importantes em diversas áreas tais como em catálise heterogênea. Sua eficiência em relação à reação desejada é fortemente dependente de características estruturais, forma, tamanho, etc. Dessa forma, o controle de tais propriedades é de grande interesse na síntese desses materiais. No entanto, diversas limitações se apresentam relacionadas à reprodutibilidade e escalabilidade. Além disso, as metodologias de síntese em solução são fortemente sensíveis às variações nos meios de reação. Neste contexto, a mecanossíntese é apresentada como uma alternativa para superar algumas das questões fundamentais na preparação de nanoestruturas metálicas controladas. A mecanossíntese realizada em moinhos de bolas ganhou expressiva atenção nas últimas décadas, estimulada pela busca de tecnologias ambientalmente amigáveis para processar a matéria. Atualmente, a mecanoquímica abrange os campos de minerais e metalurgia, química orgânica, co-cristais, materiais porosos sofisticados e, de maneira muito menos explorada, a síntese de nanoestruturas de metais nobres. Com relação à mecanossíntese de nanopartículas, para um controle bem-sucedido das morfologias, é fundamental compreender os mecanismos de formação de nanopartículas em tempo real diretamente no estado sólido. Isto permitiria direcionar a formação de nanopartículas e, consequentemente, um ajuste fino do processo de reação para obter as arquiteturas específicas para os materiais. Para estudar os fundamentos da formação de nanopartículas e desenvolver ainda mais as estratégias para controlá-lo, o presente projeto propõe o uso de técnicas in situ para monitorar a formação de nanoestruturas de ouro e paládio. Os materiais serão sintetizados em um moinho de bolas e as técnicas de difração de raios-X e espectroscopia Raman serão utilizadas para acompanhar a evolução química e estrutural do meio de reação. Pretende-se também usar SAXS e XANES durante a reação em estado sólido para obter informações sobre o tamanho e a morfologia das nanopartículas, bem como sobre o estado de oxidação do precursor metálico. As relações estrutura-propriedade para aplicações em catálise e plasmônica serão estudadas e o desempenho dos nanomateriais avaliados. Objetiva-se obter novos conhecimentos sobre os fundamentos da síntese de nanopartículas de metais nobres com morfologias controladas e bem definidas por abordagens mecanoquímicas.