Síntese mecanoquímica de nanopartículas metálicas

• Processo: 24/11047-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química
• Pesquisador responsável: Paulo Filho Marques de Oliveira
• Beneficiário: Wilker Kleber Tavares de Melo
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 20/14955-6 - Desenvolvendo uma nova geração de materiais avançados multicomponentes via síntese mecanoquímica, AP.JP
• Assunto(s): Ligas de alta entropia Materiais nanoestruturados Química de materiais
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Ligas de Alta Entropia | materiais defeituosos | mecanoquímica | Nanomateriais | síntese em estado sólido | Química de Materiais

Resumo

Nanopartículas metálicas (NPs) possuem diversas propriedades, o que as tornam materiais adequados para aplicação em catálise, conversão de energia, sensores e biomedicina. A necessidade constante por uma química mais sustentável e preparação de materiais têm motivado pesquisas por rotas sintéticas alternativas mais ecológicas. Nesse contexto, métodos mecanoquímicos em estado sólido, como moinho de bolas, são de grande interesse. A preparação de NPs metálicas utilizando moinho vem sendo bastante explorada por abordagens top-down. Ou seja, pela fragmentação e severa deformação plástica do material bruto. No entanto, abordagens top-down são incapazes de controlar a estrutura da nanopartícula, em especial a morfologia. Por outro lado, a síntese de NPs metálicas pela abordagem bottom-up, isto é, pela redução química do metal precursor, possibilita a construção de nanoestruturas pelo controle do ritmo da reação química, nucleação e crescimento da nanopartícula. A síntese mecanoquímica bottom-up de NPs metálicas é recente e ainda enfrenta muitos desafios no controle do tamanho e morfologia das NPs. Além disso, há também uma defasagem nos estudos para controle do modelo da nanopartícula via mecanoquímica. Assim, uma grande variedade de NPs metálicas será preparada utilizando a abordagem mecanoquímica bottom-up. Nanopartículas de Ag, Pd e Cu serão sintetizadas em moinhos de bola. As condições reacionais, incluindo o metal precursor, o agente redutor e o agente limitante serão estudados. O efeito dos moinhos planetários e vibratórios, como o tipo de energia mecânica gerada, no tamanho e morfologia de nanopartículas também será investigado. O material será caracterizado usando microscopia eletrônica de transmissão (TEM), difração de raio-X de pó (PXRD) e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS). O uso de técnicas baseadas em síncrotron também são visados para caraterizações in situ. Esse projeto permitirá entender os efeitos das condições reacionais na estrutura das nanopartículas. Adicionalmente, esperamos desvendar os mecanismos de formação de nanopartículas utilizando técnicas de caracterização avançadas. Os materiais relevantes serão testados em reações catalíticas. Esse projeto dará início ao planejamento mecanoquímico controlado de avançados materiais ativos para fins tecnológicos.