Recientemente se han preparado superestructuras versátiles compuestas de nanopartículas utilizando varios métodos de desmontaje. Sin embargo, Se conoce poca información sobre cómo el desmontaje estructural influye en el comportamiento catalítico de los materiales. La profesora de Scientia Rose Amal, El investigador del vicerrector Hamid Arandiyan y un grupo del Grupo de Investigación de Partículas y Catálisis de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) han publicado su investigación sobre este tema en Comunicaciones de la naturaleza .

El equipo de investigación dirigido por el Dr. Jason Scott y el profesor Sean Smith, en colaboración con la Universidad de Curtin y la Universidad de Tecnología de Beijing, ha desarrollado un método que les permite diseñar cristales con una gran fracción de facetas reactivas. Se desmontó un catalizador de perovskita mesoestructurado ordenado La0.6Sr0.4MnO3 (LSMO) utilizando una estrategia de fragmentación única, por lo que las caras reactivas recién expuestas (001) en cada fractura eran más reactivas a la oxidación del metano que las normales (es decir, antes del desmontaje)

Es de gran interés utilizar metano como combustible alternativo al carbón y al petróleo debido a su alta proporción de hidrógeno a carbono, que proporciona emisiones de gases de efecto invernadero comparativamente más bajas. Los catalizadores comerciales para la combustión de metano contienen metales preciosos (por ejemplo, Pt y Pd) que son de alto costo y poca estabilidad térmica (causada por la aglomeración de los depósitos de metales). El uso de catalizadores de tipo perovskita para reemplazar los catalizadores soportados por metales nobles para la oxidación del metano ha atraído la atención recientemente debido a su excelente estabilidad térmica. En su artículo publicado recientemente, el equipo de investigación describe un método de fragmentación simple para sintetizar una nueva perovskita LSMO mesoestructurada hexápodo tridimensional.

Sobre la fragmentación de estructuras macroporosas ordenadas tridimensionalmente (3DOM) de manera controlada, a través de un proceso que se ha comparado con la retrosíntesis, Se recolectaron bloques de construcción en forma de hexápodo que poseían facetas cristalinas activas recién expuestas. Se combinaron potentes técnicas de caracterización con cálculos teóricos para definir la manera en que la configuración mejorada promueve la reacción de combustión del metano.

Las nuevas facetas reactivas (110) expuestas en los puntos débiles de fractura de la estructura 3DOM proporcionan un área de superficie adicional e introducen superficies que poseen una barrera de energía reducida para la abstracción de hidrógeno del metano (CH4 * → CH3 * + H *) en comparación con el facetas no reactivas regulares de 3DOM (001). Creemos que la filosofía de diseño y la estrategia de preparación para 3-D LSMO proporcionan un camino original hacia la ingeniería de catalizadores de alta eficiencia.

La técnica de fragmentación puede extenderse a la preparación controlada y estabilización de otros nanomateriales con amplias aplicaciones, por esta razón, es de gran importancia. El enfoque demuestra viabilidad, "El campo de los materiales mesoporosos está ansioso por que cada vez más investigadores de otros campos exploren aplicaciones atractivas, ", dice el estudiante de doctorado Yuan Wang del Grupo de Investigación de Partículas y Catálisis (PartCat)." Todavía hay un amplio margen de mejora en los catalizadores de perovskita ordenados jerárquicamente diseñados para reducir las concentraciones de gases de efecto invernadero en la atmósfera oxidando las emisiones de metano y, por lo tanto, mejorando la rentabilidad, "agrega el Dr. Hamid Arandiyan del Grupo de Investigación PartCat.