Nanopartículas metálicas: desafios na preparação, estabilização e ativação para catálise

Resumo

A catálise é uma das mais antigas aplicações nanotecnológicas, uma vez que catalisadores heterogêneos são constituídos por partículas metálicas em uma ampla faixa de tamanhos, por vezes, incluindo objetos na escala nanométrica. O desenvolvimentos da nanociência trouxe grandes avanços na caracterização de catalisadores, tanto ex situ e in situ, permitindo a identificação dos nanoobjetos, como também nas técnicas de preparação, permitindo projetar catalisadores com tamanhos de partículas em uma faixa de interesse. Uma das principais vantagens do emprego de nanopartículas metálicas em catálise é o número crescente de centros metálicos e, portanto, potenciais sítios ativos, conforme o tamanho vai diminuendo; porém não é a única e muitas vezes nem mesmo a mais importante. Nanopartículas metálicas são capazes de desenvolver reatividades não vistas nos correspondentes materiais mássicos e altas seletividades em reações catalíticas. Muito ainda está para ser descoberto no que diz respeito da influência do tamanho das nanopartículas na atividade catalítica. Nesse contexto, estudos envolvendo nanopartículas são de interesse ou relevantes somente se a síntese for reprodutível com uma área específica bem-definida ou ajustável, como acontece com catalisadores moleculares homogêneos clássicos. Assim, em paralelo com a escolha de um agente estabilizante, que é essencial para estabilizar o tamanho das nanopartículas, é importante a escolha do precursor metálico e da estratégia sintética (sais de metais ou compostos organometálicos), que deve ser realizada de acordo com o meio reacional (aquoso ou meio orgânico) e com a aplicação catalítica desejada. Além disso, os ligantes usados como estabilizantes de nanopartículas terão uma ação direta na resposta catalítica do material, podendo atuar como ativador ou desativador ou inibidor dessa reatividade. Muito pouco foi estudado até o momento sobre o papel dos estabilizantes escolhidos na síntese de nanopartículas para aplicações em catálise. Neste projeto de pesquisa, estudaremos estratégias para a síntese de nanopartículas metálicas, o seu uso como componentes para a preparação de catalisadores heterogêneos e os processos de ativação e desativação envolvendo os ligantes usados como estabilizantes das nanopartículas ou propositalmente adicionados aos suporte ou ao meio reacional para estimular novas reatividades ou seletividades em reações de interesse industrial, como as hidrogenações, oxidações e hidroformilação. (AU)