In situ imaging of gold nanocrystals during the CO oxidation reaction studied by Bragg Coherent Diffraction Imaging - Suzana, Ana Flávia [UNESP] (2019)
O principal objetivo da catálise heterogênea é entender os mecanismos de reação a nível nanométrico e planejar/sintetizar catalisadores com os sítios ativos desejados. A este respeito, a caracterização de defeitos in situ/operando é crucial, pois esses são sítios catalíticos preferenciais para a ocorrência da reação. A parte principal desta tese foi a investigação da morfologia e evolução estrutural de nano-catalisadores de ouro suportados em dióxido de titânio. Trabalhamos com diferentes métodos de preparação (crescimento de “sementes”, uso de líquidos iônicos como agentes estabilizantes) para sintetizar catalisadores de ouro com tamanhos controlados. Esses catalisadores foram testados para a reação modelo de oxidação de CO, escolhida por sua relevância ambiental e "simplicidade" para ser reproduzível em nosso estudo de imageamento por raios-X. Utilizamos a técnica Imageamento por Difração Coerente de Bragg para acompanhar in situ as alterações da morfologia em 3D nas condições da reação catalítica. Um reator que permite aquecimento, dedicado a experimentos in situ, foi construído. Correlacionamos o strain e displacement field em 3D das nanopartículas às propriedades catalíticas do material. Para uma nanopartícula de 120 nm em particular, nós quantificamos sob condições de funcionamento o stress superficial induzido pelo processo de adsorção no nanocristal, o que leva à reestruturação da nanopartícula e defeitos identificados como uma rede nanotwin. Finalmente, usando nanodifração de raios-X para caracterizar nanorods de ouro individuais de algumas dezenas de nanômetros, pudemos obter um mapa de strain para os cristais de ouro bem orientados na condição de Bragg. Esta caracterização revelou a presença de um padrão de deformação codificado na estrutura dos nanorods, consistente com a chamada Instabilidade de Rayleigh. Esse tipo de estudo provou ser muito importante, pois a presença de instabilidade afeta as propriedades dos nanorods.