Desenvolvimentos de nanomaterias bimetálicos porosos a base de ouro com geometrias bem definidas no estudo catalítico e espectroscópico de reações de oxidação seletiva de alcoóis

Resumo

A busca de métodos capazes de gerar nanocatalisadores de metais de transição estáveis em água é um importante desafio da área de nanocátalise. O domínio de tais métodos permite o desenvolvimento de novos materiais catalíticos de maior eficiência em termos de seletividade e atividade, permitindo baixa geração de resíduos. O desenvolvimento de novos métodos catalíticos para oxidação de moléculas orgânicas tem significativo interesse no contexto do desenvolvimento de processos sustentáveis. A oxidação seletiva de alcoóis é um processo importante para síntese de intermediários e produtos utilizados na fabricação de inúmeros materiais. Este projeto visa o desenvolvimento de nanopartículas bimetálicas compostas principalmente por Ag, Au, Cu, Pd e Pt, com geometrias e tamanhos bem definidos, e sua a aplicação em processos de oxidação seletiva de alcoóis. Tais nanopartículas combinam propriedades catalíticas e plasmônicas. O desempenho catalítico das nanopartículas bimetálicas será estudado na reação modelo de oxidação do álcool cinamílico com oxigênio em água. Deverão também ser desenvolvidos estudos espectroscópicos sistemáticos dos processos de interação entre os substratos a serem oxidados e a superfície do catalisador, bem como dos intermediários e produtos formados por meio de técnicas espectroscópicas avançadas, com especial destaque para o uso de espectroscopia Raman intensificada por superfície (SERS). A abordagem adotada utilizará nanopartículas metálicas coloidais de Ag e Cu - em forma de cubos, bastões, fios e triângulos - como template de sacrifício na construção dos nanocatalisadores multimetálicos. Para obtenção dos nanocatalisadores será utilizada uma reação galvânica onde o metal do centro (Ag ou Cu) tem potencial de redução menor do que o metal da camada externa (Au, Pd e Pt), levando a formação de estruturas porosas do tipo liga ou nanoshell com o interior oco, e portanto com elevada área superficial. Serão realizados estudos sistemáticos das nanoestruturas através de técnicas espectroscópicas, técnicas de microscopia e difração de raios X. Controlando-se as proporções entre os metais na nanoestrutura, buscar-se-á correlacionar morfologia, tamanho e composição química com a sua atividade catalítica.