O rutênio é amplamente utilizado para acelerar reações químicas, mas sua escassez e seu custo fazem do uso eficiente do metal um importante objetivo de pesquisa. Uma abordagem consiste em dispersar o rutênio como átomos individuais, permitindo que uma proporção maior do metal participe das reações do que em partículas maiores.
Pesquisadores da Universidade de Tohoku, trabalhando com a Universidade de Tsukuba, a Universidade de Kyoto e a Universidade de Osaka, desenvolveram um método para produzir catalisadores de átomo único de rutênio de alta densidade. O material pode converter dióxido de carbono em ácido fórmico, uma matéria-prima utilizada por vários setores. Os resultados foram publicados na Angewandte Chemie International Edition.
O principal desafio era impedir que os átomos de rutênio se unissem quando quantidades maiores do metal fossem incorporadas ao catalisador. A equipe projetou moléculas com uma estrutura mais flexível, capaz de acomodar os átomos de maneira mais eficaz. O aquecimento dessas moléculas produziu um material de carbono poroso e organizado que manteve os átomos de rutênio separados.
Utilizando esse processo, os pesquisadores alcançaram uma concentração de rutênio de até 11% em peso. O artigo de origem afirma que os catalisadores convencionais de átomo único de rutênio normalmente contêm menos de 2%.
Os testes mostraram que o catalisador converteu dióxido de carbono em ácido fórmico com mais de 99% de seletividade, indicando que foram gerados muito poucos subprodutos indesejados. Seu desempenho permaneceu elevado após usos repetidos, sem aglomeração observada dos átomos de rutênio nem danos à estrutura de carbono.
Os pesquisadores afirmam que a abordagem pode contribuir para o uso mais eficiente das reservas limitadas de metais valiosos. Eles planejam investigar se a mesma estratégia pode ser aplicada a outros metais preciosos, incluindo platina, paládio e irídio.
Fontes: Phys.org.