Los investigadores extraen oro con un catalizador mejorado

Por primera vez, investigadores, incluidos los de la Universidad de Tokio, han descubierto una forma de mejorar la durabilidad de los catalizadores de oro mediante la creación de una capa protectora de grupos de óxidos metálicos. Los catalizadores de oro mejorados pueden soportar una mayor variedad de entornos físicos que los materiales equivalentes sin protección. Esto puede aumentar la gama de posibles aplicaciones, así como reducir el consumo de energía y los costes en algunos casos. Estos catalizadores se utilizan ampliamente en entornos industriales, incluida la síntesis química y la producción de fármacos. Estas industrias pueden beneficiarse de catalizadores de oro mejorados.

Todo el mundo ama el oro: deportistas, piratas, banqueros, todo el mundo. Históricamente ha sido un metal atractivo para la elaboración de objetos, como medallas, joyas, monedas, etc. La razón por la que el oro nos parece brillante y atractivo es que es químicamente resistente a condiciones físicas que empañarían otros materiales, como el calor, la presión, la oxidación y otros daños. Sin embargo, paradójicamente, a nanoescala, las diminutas partículas de oro invierten esta tendencia y se vuelven tan reactivas que durante mucho tiempo han sido esenciales para realizar varios tipos de catalizadores, intermediarios que aceleran o de alguna manera permiten que se produzca una reacción química. En otras palabras, son útiles o necesarios para convertir una sustancia en otra, de ahí su uso generalizado en síntesis y fabricación.

«El oro es un metal maravilloso y es elogiado en la sociedad, especialmente en la ciencia», afirmó el profesor asociado Kosuke Suzuki del Departamento de Química Aplicada de la Universidad de Tokio. «Es excelente para los catalizadores y puede ayudarnos a producir una variedad de cosas, incluidos medicamentos. Esto se debe a que el oro tiene una baja capacidad para adsorber moléculas y es muy selectivo acerca de a qué se une, por lo que permite un control muy preciso». Para procesos de síntesis química. Los catalizadores de oro suelen operar a temperaturas y presiones más bajas que los catalizadores convencionales, lo que requiere menos energía y reduce el impacto ambiental.

Aunque el oro es bueno, tiene algunos inconvenientes. Se vuelve más reactivo cuando está compuesto de moléculas más pequeñas, y llega un punto en el que un catalizador hecho de oro puede comenzar a sufrir negativamente por el calor, la presión, la corrosión, la oxidación y otras condiciones. Suzuki y su equipo pensaron que podían mejorar esta situación e idearon un nuevo agente protector que podría permitir que el catalizador de oro mantuviera sus funciones útiles, pero en una gama más amplia de condiciones físicas que normalmente obstaculizarían o destruirían un catalizador de oro típico.

«Las nanopartículas de oro actuales utilizadas en catalizadores tienen un cierto nivel de protección, gracias a agentes como el dodecanotiol y polímeros orgánicos. Pero nuestras nuevas partículas se basan en un grupo de óxidos metálicos llamados polioxometalatos y ofrecen resultados mucho mejores, especialmente en lo que respecta a la oxidación». estrés.» «Actualmente estamos estudiando nuevas estructuras y aplicaciones para los polioxometalatos», dijo Suzuki. Esta vez aplicamos polioxometalato a nanopartículas de oro y confirmamos que el polioxometalato mejora la durabilidad de las nanopartículas. El verdadero desafío fue aplicar una amplia gama de técnicas analíticas para probar y verificar todo esto. «

El equipo utilizó una variedad de técnicas conocidas colectivamente como espectroscopia. Se han utilizado al menos seis métodos espectroscópicos que se diferencian en los tipos de información que revelan sobre la materia y su comportamiento. Pero, en general, funcionan haciendo brillar algún tipo de luz sobre un material y midiendo cómo esa luz cambia de alguna manera utilizando sensores especializados. Suzuki y su equipo pasaron meses realizando diferentes pruebas y diferentes configuraciones de sus materiales experimentales hasta encontrar lo que buscaban.

«No sólo buscamos mejorar algunos métodos de síntesis química», dijo Suzuki. «Hay muchas aplicaciones para nanopartículas de oro mejoradas que pueden usarse en beneficio de la sociedad». «Catalizadores para reducir la contaminación (muchos automóviles de gasolina ya tienen un convertidor catalítico conocido), pesticidas de menor impacto, química verde para energía renovable, intervenciones médicas, sensores para patógenos transmitidos por los alimentos y la lista continúa. Pero también queremos ir más allá. «Los próximos pasos serán mejorar la variedad de condiciones físicas bajo las cuales podemos hacer que las nanopartículas de oro sean más flexibles, y también ver cómo podemos agregar algo de dureza a otros metales catalíticos útiles como el rutenio, el rodio, el renio y, Por supuesto, algo que la gente valora más que el oro: el platino.»