Di recente sono state preparate versatili sovrastrutture composte da nanoparticelle utilizzando vari metodi di smontaggio. Però, si conoscono poche informazioni su come lo smontaggio strutturale influenzi le prestazioni catalitiche dei materiali. Professoressa Scientia Rose Amal, Il ricercatore del vice-cancelliere Hamid Arandiyan e un gruppo del Particles and Catalysis Research Group della School of Chemical Engineering dell'Università del New South Wales (UNSW) hanno pubblicato il loro indirizzo di ricerca su questo problema in Comunicazioni sulla natura .

Il team di ricerca guidato dal dott. Jason Scott e dal prof. Sean Smith in collaborazione con la Curtin University e la Beijing University of Technology ha sviluppato un metodo che consente loro di progettare cristalli con una grande frazione di sfaccettature reattive. Un catalizzatore ordinato di perovskite La0.6Sr0.4MnO3 (LSMO) mesostrutturato è stato disassemblato utilizzando una strategia di frammentazione unica, per cui le facce reattive appena esposte (001) ad ogni frattura erano più reattive verso l'ossidazione del metano rispetto al normale (cioè prima dello smontaggio)

È di notevole interesse utilizzare il metano come combustibile alternativo al carbone e al petrolio grazie al suo elevato rapporto idrogeno su carbonio che fornisce emissioni di gas serra relativamente inferiori. I catalizzatori commerciali per la combustione del metano contengono metalli preziosi (es. Pt e Pd) che hanno un costo elevato e una scarsa stabilità termica (causata dall'agglomerazione dei depositi metallici). L'uso di catalizzatori di tipo perovskite per sostituire catalizzatori supportati da metalli nobili per l'ossidazione del metano ha attirato l'attenzione di recente grazie alla loro eccellente stabilità termica. Nel loro articolo pubblicato di recente, il team di ricerca descrive un semplice metodo di frammentazione per sintetizzare una nuova perovskite LSMO mesostrutturata esapode tridimensionale.

Sulla frammentazione di strutture macroporose (3DOM) ordinate tridimensionalmente in modo controllato, attraverso un processo che è stato paragonato alla retrosintesi, Sono stati raccolti blocchi di costruzione a forma di esapode che possiedono sfaccettature di cristallo attivo appena esposte. Potenti tecniche di caratterizzazione sono state abbinate a calcoli teorici per definire il modo in cui la configurazione migliorata promuove la reazione di combustione del metano.

Le nuove (110) sfaccettature reattive esposte nei punti deboli di frattura della struttura 3DOM forniscono un'area superficiale aggiuntiva e introducono superfici che possiedono una barriera energetica ridotta per l'estrazione dell'idrogeno dal metano (CH4* → CH3* + H*) rispetto al regolari 3DOM (001) sfaccettature non reattive. Riteniamo che la filosofia di progettazione e la strategia di preparazione per 3-D LSMO forniscano un percorso originale verso l'ingegneria di catalizzatori ad alta efficienza.

La tecnica della frammentazione può essere estesa alla preparazione controllata e stabilizzazione di altri nanomateriali con ampie applicazioni, per questa ragione, è di grande importanza. L'approccio dimostra fattibilità, "il campo dei materiali mesoporosi è desideroso che sempre più ricercatori di altri campi esplorino applicazioni interessanti, ", afferma il dottorando Yuan Wang del Particle and Catalysis (PartCat) Research Group. "C'è ancora ampio spazio per miglioramenti sui catalizzatori perovskite ordinati gerarchicamente progettati per ridurre le concentrazioni di gas serra nell'atmosfera ossidando le emissioni di metano e quindi migliorare il rapporto costo-efficacia, " aggiunge il Dr. Hamid Arandiyan del PartCat Research Group.