Os cientistas revelaram um novo método para transformar cascas de laranja em nanomateriais poderosos para energia limpa, substituindo metais caros na produção de hidrogênio.
Crédito da imagem: Africa Studio/Shutterstock.com
Uma equipe internacional de pesquisadores da Índia, Chile e Espanha desenvolveu um método sustentável para fazer magnetita nanopartículas (Fe3O4 NPS) usando extratos de cascas de laranja descartadas. Essas pequenas partículas mostraram forte potencial para melhorar uma reação importante usada na geração de hidrogênio. As cascas de laranja podem ser uma alternativa de baixo custo e ecologicamente correto aos materiais convencionais.
O estudo, publicado na revista NanomateriaisDemonstra como os resíduos agrícolas podem ser transformados em nanocatalisadores, fornecendo uma abordagem mais verde aos materiais usados em tecnologias de energia renovável.
O que isso poderia significar para energia limpa?
A divisão de água eletroquímica é uma técnica promissora para produzir hidrogênio e oxigênio. No entanto, a etapa da reação da evolução do oxigênio (OER), que tende a ser lenta e intensiva em energia, reduz a eficiência energética desse processo com sua cinética lenta e altos sobrepotenciais. Para mitigar isso, os cientistas normalmente dependem de metais raros e caros, como platina e irídio.
Mas esses metais nobres são caros e escassos, dificultando a adoção em larga escala. As nanopartículas de magnetita, por outro lado, são mais abundantes e significativamente mais baratas, tornando -as uma alternativa atraente se puderem oferecer desempenho semelhante.
A abordagem de química verde do estudo
Os pesquisadores se voltaram para as cascas de laranja como uma solução sustentável. Eles sintetizaram as nanopartículas de magnetita usando bioredutores extraídos das cascas de laranja.
As cascas foram lavadas, secas e moídas em um pó fino, que foi então disperso em água desionizada e agitadas a temperaturas elevadas para extração. Os produtos químicos à base de plantas extraídos atuam como bioredutores, desencadeando as reações químicas necessárias para formar as nanopartículas.
O extrato foi então misturado com sais de ferro (Feso4 e FECL3) em uma proporção de 2: 1, ajustando o pH para 10 para facilitar a formação de nanopartículas. A solução remaining foi lavada e filtrada para remover o sobrenadante antes da caracterização.
A análise estrutural revelou a produção bem -sucedida de nanopartículas através do método de síntese verde. A síntese produziu nanopartículas com uma forma esférica, um diâmetro médio de 9,62 nm e uma área superficial alta, todas características ideais para atividade catalítica.
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Testado para desempenho e estabilidade
Para avaliar sua viabilidade, os pesquisadores examinaram as nanopartículas com difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica (SEM e TEM) e espectroscopia (FTIR e EDX), entre outras técnicas.
O desempenho eletrocatalítico foi testado usando varredura linear e voltametria cíclica. Em uma solução alcalina (1,0 m koh), o Fe3O4 As nanopartículas atingiram uma densidade de corrente de 10 mA/cm2 Em uma superpotencial de apenas 0,3 V versus o eletrodo de hidrogênio reversível (RHE), um resultado promissor para aplicações de REA.
As partículas permaneceram estáveis em 2.000 ciclos de teste, e sua estrutura de espinélio cúbica permaneceu intacta. Essa durabilidade é particularmente valiosa para o uso a longo prazo em sistemas de energia.
Aplicações mais amplas
As implicações desta pesquisa vão muito além da produção de hidrogênio. As propriedades magnéticas de Fe3O4 As nanopartículas também as tornam úteis na limpeza ambiental, onde podem ajudar a remover poluentes e em áreas médicas como a administração de medicamentos e a ressonância magnética.
Como o método depende de resíduos de casca de laranja, ele mostra promessa no uso prático de outros subprodutos agrícolas, dando uma segunda vida a materiais que, de outra forma, seriam descartados.
Próximas etapas na pesquisa
A equipe diz que estudos futuros devem explorar escalabilidade e se as nanopartículas podem ter um desempenho efetivo em outras reações eletroquímicas, como evolução de hidrogênio e redução de dióxido de carbono.
Se bem -sucedido, essa abordagem pode levar a um uso mais amplo de verde nanotecnologia Em energia limpa, substituindo materiais caros e pesados por recursos por alternativas sustentáveis de baixo custo.
Referência do diário
Carmona. Er, et al. (2025, 27 de agosto). Síntese verde sustentável de nanocatalisadores Fe3O4 para reação eficiente da evolução da evolução. Nanomateriais15 (17), 1317. Doi: 10.3390/nano15171317, https://www.mdpi.com/2079-4991/15/17/1317