Síntese de Nanobastões de óxido de cério

Estudos na área de química já demonstraram que o óxido de cério (CeO2), elemento amplamente utilizado como catalisador em reações químicas e de petroquímica, adquire uma capacidade catalítica ainda maior quando aplicado no formato de bastões. Pensando nisso, foi desenvolvido na UFSCar um processo que visa fabricar nanobastões de óxido de cério de forma mais simples e eficiente e que poderá beneficiar diversas atividades da indústria petroquímica, como a depuração das emissões gasosas em automóveis.

O Processo de Síntese de nanobastões de óxido de cério e óxido de cério dopado com gadolínio de alta área superficial, criação dos pesquisadores do Departamento de Química Edson Roberto Leite e Cleocir José Dalmaschio, em parceria com a Petrobras, consiste em produzir esses nanobastões por meio do sistema hidrotérmico, resultando em materiais com alta área de superfície, porosidade e morfologia da partícula. Além disso, ao ser dopado com gadolínio, o óxido de cério sofre algumas modificações, gerando vacâncias de oxigênio, o que facilita aplicações que envolvam processos de oxidação.

Todo o processo é realizado em quatro etapas. Em um primeiro momento, é feita uma precipitação com uma solução de sal de cério e um sal de gadolínio, que são solubilizados em água, formando um sólido insolúvel que embora já seja óxido de cério, ainda se encontra na forma de nanocristais esféricos. Essa mistura é tratada hidrotermicamente em um forno de microondas a uma faixa de temperatura que pode variar de 40oC a 140oC, formando os bastonetes, e em seguida centrifugada e lavada com água. Por último, o produto obtido é seco a uma temperatura que varia de 40oC a 120oC, em um período de tempo que vai de 30 minutos a 24 horas.

Edson Leite destaca que a vantagem do invento é utilizar radiação por microondas ao invés de fazer o aquecimento via resistência elétrica. Isso aumenta consideravelmente a eficiência de preparação dos nanobastões, já que, enquanto a resistência elétrica demanda que se coloque a solução em uma estufa que irá aquecer o ambiente para depois aquecer o reator hidrotermal, com o novo método, a água apenas adsorve o microondas e esquenta.

“Quando você faz por esse método, você aumenta a eficiência de preparação de nanobastões, porque, se são necessários três dias de aquecimento com o método normal, com o microondas, em menos de uma hora você obtém o mesmo resultado. Esse é o diferencial, acelerar o processo e formar bastões, que não é trivial”, comenta.