Un gruppo di ricerca dell'Istituto per i materiali e i sistemi futuri dell'Università di Nagoya in Giappone ha sviluppato un nuovo metodo "one-pot" per produrre nanofogli utilizzando metalli meno rari. La loro scoperta dovrebbe consentire di rendere il processo di produzione energetica più rispettoso dell’ambiente. La rivista ACS Nano ha pubblicato lo studio.

Produrre energia pulita è importante perché aiuta a ridurre il riscaldamento globale e contribuisce a costruire una società a zero emissioni di carbonio. Una potenziale fonte di energia pulita utilizza catalizzatori a idrogeno, come il palladio (Pd). Le industrie utilizzano il Pd nell'elettrolisi per separare l'acqua in idrogeno e ossigeno. Successivamente, l’idrogeno nelle celle a combustibile viene utilizzato per creare elettricità. L'unico sottoprodotto è l'acqua.

Il Pd è comunemente usato sotto forma di "nanoparticelle" sferiche per l'uso come catalizzatore. Tuttavia, una superficie più piatta e sottile utilizzerebbe meno metalli preziosi e aumenterebbe la superficie disponibile per la reazione.

Minoru Osada dell'Università di Nagoya e il suo gruppo di ricerca hanno sviluppato un nuovo modo per realizzare nanofogli di Pd. Lo hanno chiamato "metodo one-pot" perché può essere fatto in un'unica bottiglia di vetro. I fogli risultanti erano così sottili (1~2 nm) che possono essere paragonati alle dimensioni di una singola molecola o filamento di DNA.

Secondo Osada, "Il nostro metodo appena sviluppato è un processo sicuro, semplice e che consente di risparmiare energia. I nanosheet possono essere sintetizzati a una temperatura bassa di 75°C in una sola ora senza alcun recipiente di reazione speciale. Sebbene il metodo di sintesi convenzionale abbia difficoltà a sintetizzare nanofogli con spessore e dimensioni uniformi, il nostro metodo one-pot può farlo facilmente."

Questi nanofogli offrono grandi miglioramenti rispetto alla tecnologia esistente. "I nostri nanofogli 2D hanno una superficie 2,8 volte maggiore rispetto alle nanoparticelle sferiche a causa della loro forma simile a un foglio", ha affermato Osada. "Nei test sulle prestazioni avevano più del doppio dell'attività catalitica dell'attuale generazione di catalizzatori per l'evoluzione dell'idrogeno."

Poiché le reazioni dell’idrogeno sono importanti per molte industrie, questa ricerca promette di avere un impatto trasformativo. Osada ha espresso la speranza che i nuovi nanofogli di Pd vengano utilizzati non solo nelle energie rinnovabili ma anche in un'ampia gamma di settori.

"Ad oggi, le nanoparticelle di Pd sono state ampiamente utilizzate come importanti catalizzatori per varie reazioni chimiche che vanno dalla purificazione del gas alla sintesi farmaceutica. I nanofogli di Pd potrebbero potenzialmente sostituire i catalizzatori di Pd convenzionali e rivoluzionare questi processi."

Ulteriori informazioni: Sumiya Ando et al, Sintesi facile di Pd Nanosheets e implicazioni per un'attività catalitica superiore, ACS Nano (2023). DOI:10.1021/acsnano.3c07861

Informazioni sul giornale: ACS Nano

Fornito dall'Università di Nagoya