{"id":168,"date":"2026-01-09T12:33:21","date_gmt":"2026-01-09T12:33:21","guid":{"rendered":"https:\/\/pages.cnpem.br\/cepidcemol\/?p=168"},"modified":"2026-03-06T14:35:04","modified_gmt":"2026-03-06T14:35:04","slug":"pesquisa-do-cnpem-apresenta-metodo-inedito-para-criar-oxidos-metalicos-sob-demanda-com-aplicacoes-em-hidrogenio-verde-e-catalise-avancada","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/pages.cnpem.br\/cepidcemol\/2026\/01\/09\/pesquisa-do-cnpem-apresenta-metodo-inedito-para-criar-oxidos-metalicos-sob-demanda-com-aplicacoes-em-hidrogenio-verde-e-catalise-avancada\/","title":{"rendered":"Pesquisa do CNPEM apresenta m\u00e9todo in\u00e9dito para criar \u00f3xidos met\u00e1licos \u201csob demanda\u201d com aplica\u00e7\u00f5es em hidrog\u00eanio verde e cat\u00e1lise avan\u00e7ada"},"content":{"rendered":"

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Reprodu\u00e7\u00e3o Comunica\u00e7\u00e3o CNPEM<\/span><\/p>\n

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Estudo de pesquisador vinculado ao CEMol<\/span><\/span>, publicado com destaque na ACS Applied Materials & Interfaces<\/em>, transforma metodologia cl\u00e1ssica em rota altamente seletiva e escal\u00e1vel, capaz de ajustar diferentes propriedades dos materiais sintetizados, tais como, \u00f3pticas, eletr\u00f4nicas, catal\u00edticas entre outras de acordo com a aplica\u00e7\u00e3o desejada<\/p>\n<\/blockquote>\n

Uma pesquisa desenvolvida por cientistas do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), organiza\u00e7\u00e3o social vinculada ao Minist\u00e9rio da Ci\u00eancia, Tecnologia e Inova\u00e7\u00e3o (MCTI), foi publicada com destaque de capa na revista ACS Applied Materials & Interfaces<\/a>. O estudo apresenta uma abordagem in\u00e9dita para fabricar materiais \u00e0 base de \u00f3xidos met\u00e1licos com propriedades ajust\u00e1veis desde a etapa de s\u00edntese, o que representa um avan\u00e7o estrat\u00e9gico para tecnologias como produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio verde, cat\u00e1lise heterog\u00eanea, sensores e dispositivos eletr\u00f4nicos baseados em \u00f3xidos. (Leia o artigo completo aqui.<\/a>)<\/p>\n

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A equipe liderada pelo pesquisador do Laborat\u00f3rio Nacional de Nanotecnologia do CNPEM (LNNano\/CNPEM), Flavio Leandro Souza, reformulou o tradicional processo de solu\u00e7\u00e3o precursora polim\u00e9rica (PPS), amplamente utilizado na s\u00edntese de \u00f3xidos met\u00e1licos, transformando-o em uma rota mais eficiente, seletiva e escal\u00e1vel. A abordagem desenvolvida permite incorporar diferentes elementos qu\u00edmicos em uma \u00fanica solu\u00e7\u00e3o, direcionando cada dopante para locais espec\u00edficos dentro da nanoestrutura.<\/p>\n

Neste estudo, os pesquisadores escolheram, como prova de conceito, produzir \u00f3xido de ferro na fase hematita. A escolha se deve tanto \u00e0 abund\u00e2ncia desse min\u00e9rio no pa\u00eds quanto ao seu potencial de aplica\u00e7\u00e3o em \u00e1reas que v\u00e3o da medicina \u00e0 energia.<\/p>\n

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Desempenho aprimorado da hematita<\/h3>\n

O trabalho concentrou-se no uso da hematita como um dos componentes de c\u00e9lulas fotoeletroqu\u00edmicas \u2014 dispositivos que, quando iluminados pela luz solar e em contato com \u00e1gua, promovem rea\u00e7\u00f5es que quebram a mol\u00e9cula de H\u2082O, gerando hidrog\u00eanio (H\u2082) e oxig\u00eanio (O\u2082).<\/p>\n

\u201cA hematita \u00e9 um material promissor, mas seu desempenho ainda esbarra em limita\u00e7\u00f5es estruturais e eletr\u00f4nicas bem conhecidas. A rota que desenvolvemos permite atuar exatamente nesses gargalos, ajustando propriedades essenciais como mobilidade eletr\u00f4nica, porosidade, tamanho dos gr\u00e3os e espessura dos filmes. Esses fatores t\u00eam impacto direto no desempenho fotoeletroqu\u00edmico da hematita\u201d, afirma Souza.<\/p>\n

O estudo tamb\u00e9m mostra que duas formas de dopagem, a intr\u00ednseca e a extr\u00ednseca, podem ser utilizadas de maneira complementar no mesmo material. A dopagem intr\u00ednseca, por exemplo, pode modificar a estrutura eletr\u00f4nica dentro dos gr\u00e3os, enquanto a dopagem extr\u00ednseca pode reduzir a energia das barreiras eletr\u00f4nicas nas interfaces, al\u00e9m de impedir o crescimento excessivo dos cristais e manter sua escala nanom\u00e9trica.<\/p>\n

\u201cQuando aplicadas juntas, essas estrat\u00e9gias permitem otimizar simultaneamente o transporte eletr\u00f4nico em diferentes escalas, o que \u00e9 incomum em \u00f3xidos met\u00e1licos. Essa combina\u00e7\u00e3o amplia de forma significativa o desempenho e a funcionalidade dos materiais produzidos\u201d, explica Souza.<\/p>\n

Para validar o m\u00e9todo, foram selecionados dopantes considerados desafiadores pela literatura cient\u00edfica para aplica\u00e7\u00e3o como foto\u00e2nodo em c\u00e9lulas fotoeletroqu\u00edmicas, entre eles alum\u00ednio e zirc\u00f4nio. O processo desenvolvido no CNPEM permitiu que esses elementos apresentassem um desempenho muito superior ao usualmente obtido para a hematita pura. Como resultado, foi poss\u00edvel produzir um foto\u00e2nodo de hematita com efici\u00eancia de convers\u00e3o energia solar-qu\u00edmica at\u00e9 oito vezes maior.<\/a><\/p>\n

Souza destaca que a escolha desses dopantes foi estrat\u00e9gica: a inten\u00e7\u00e3o era demonstrar a robustez da nova rota utilizando elementos que historicamente apresentavam desempenho limitado. Mesmo assim, os resultados obtidos superaram em mais de tr\u00eas vezes o melhor valor j\u00e1 reportado na literatura para esses mesmos dopantes.<\/p>\n

Versatilidade em outros \u00f3xidos: Al\u00e9m dos experimentos realizados com a hematita, a equipe tamb\u00e9m sintetizou outros materiais, como CuO e CeO\u2082, tanto em sua forma pura quanto modificados com diversos dopantes. Esses \u00f3xidos, amplamente empregados em m\u00faltiplas aplica\u00e7\u00f5es tecnol\u00f3gicas, foram utilizados para demonstrar experimentalmente a versatilidade e a efic\u00e1cia da abordagem proposta.<\/p>\n

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Escalonamento e transfer\u00eancia tecnol\u00f3gica<\/h3>\n

Al\u00e9m dos avan\u00e7os conceituais, o m\u00e9todo tamb\u00e9m demonstrou robustez, reprodutibilidade e estabilidade quando aplicado de forma controlada e em condi\u00e7\u00f5es reais, em escala ampliada. Em estudo anterior, publicado na revista ACS Energy Letters<\/a>, a mesma abordagem foi utilizada para produzir mais de cem eletrodos fotoanodos de hematita de grande \u00e1rea, todos apresentando desempenho reprodut\u00edvel ao serem integrados a fotoreatores modulares completos, operados com luz solar. O desempenho consistente desses dispositivos evidenciou o potencial industrial da rota, que simplifica etapas tradicionais e permite a fabrica\u00e7\u00e3o de materiais complexos em menos de 24 horas.<\/p>\n

O novo m\u00e9todo resultou em patente nacional e internacional, com prote\u00e7\u00e3o estendida para Europa e Estados Unidos. Al\u00e9m das aplica\u00e7\u00f5es voltadas \u00e0 produ\u00e7\u00e3o de hidrog\u00eanio renov\u00e1vel e cat\u00e1lise, a metodologia tamb\u00e9m pode ser relacionada a produ\u00e7\u00e3o de revestimentos anticorrosivos, dispositivos optoeletr\u00f4nicos, embalagens funcionais, sensores e componentes de armazenamento de energia. O trabalho desenvolvido est\u00e1 alinhado \u00e0s metas do Centro de Engenharia Molecular de Materiais (CeMol), coordenado pelo CNPEM no \u00e2mbito do programa CEPID\/FAPESP. \u201cO estudo representa um exemplo concreto do prop\u00f3sito do centro, que busca desenvolver metodologias capazes de criar materiais sob demanda com propriedades ajust\u00e1veis para necessidades cient\u00edficas e industriais. O nosso artigo demonstra a maturidade de uma rota que oferece uma forma racional e eficiente de projetar materiais funcionais\u201d, finaliza o pesquisador.<\/p>\n

A pesquisa foi conduzida por uma equipe multidisciplinar do Laborat\u00f3rio Nacional de Nanotecnologia (LNNano\/CNPEM), em colabora\u00e7\u00e3o com o Instituto de Qu\u00edmica da Universidade de Campinas (Unicamp) e o Centro de Ci\u00eancias Naturais e Humanas da Universidade Federal do ABC (UFABC).<\/p>\n

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Sobre o CEMol<\/h3>\n

O Centro de Engenharia Molecular para Materiais Avan\u00e7ados (CEMol) \u00e9 um Centro de Pesquisa, Inova\u00e7\u00e3o e Difus\u00e3o (CEPID) com financiamento da Funda\u00e7\u00e3o de Amparo \u00e0 Pesquisa do Estado de S\u00e3o Paulo (FAPESP). O Centro \u00e9 uma iniciativa multi-institucional com sede no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) composto tamb\u00e9m por pesquisadores da USP, UFSCar, UFABC, Unifesp, Unesp, Embrapa e IPEN. O CEMol emprega t\u00e9cnicas de s\u00edntese e caracteriza\u00e7\u00e3o de materiais e se utiliza de ci\u00eancia de dados para contribuir com o desenvolvimento de dispositivos e novos materiais. A abordagem interdisciplinar do CEMol est\u00e1 voltada para produzir solu\u00e7\u00f5es para problemas da sociedade nas \u00e1reas de Energia Alternativa, Materiais Sustent\u00e1veis, Sa\u00fade, Materiais Qu\u00e2nticos e Ferramentas Cient\u00edficas.<\/p>\n

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Sobre o CNPEM<\/h3>\n

O Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM) abriga um ambiente cient\u00edfico de fronteira, multiusu\u00e1rio e multidisciplinar, com a\u00e7\u00f5es em diferentes frentes do Sistema Nacional de CT&I. Organiza\u00e7\u00e3o Social supervisionada pelo Minist\u00e9rio da Ci\u00eancia, Tecnologia e Inova\u00e7\u00e3o (MCTI), o CNPEM \u00e9 impulsionado por pesquisas que impactam as \u00e1reas de sa\u00fade, energia, materiais renov\u00e1veis e sustentabilidade. Respons\u00e1vel pelo Sirius, maior equipamento cient\u00edfico j\u00e1 constru\u00eddo no Pa\u00eds. O CNPEM hoje desenvolve o projeto Orion, complexo laboratorial para pesquisas avan\u00e7adas em pat\u00f3genos. Equipes altamente especializadas em ci\u00eancia e engenharia, infraestruturas sofisticadas abertas \u00e0 comunidade cient\u00edfica, linhas estrat\u00e9gicas de investiga\u00e7\u00e3o, projetos inovadores com o setor produtivo e forma\u00e7\u00e3o de pesquisadores e estudantes comp\u00f5em os pilares da atua\u00e7\u00e3o deste centro \u00fanico no Pa\u00eds, capaz de atuar como ponte entre conhecimento e inova\u00e7\u00e3o. As atividades de pesquisa e desenvolvimento do CNPEM s\u00e3o realizadas por seus Laborat\u00f3rios Nacionais de: Luz S\u00edncrotron (LNLS), Bioci\u00eancias (LNBio), Nanotecnologia (LNNano) e Biorrenov\u00e1veis (LNBR), al\u00e9m de sua unidade de Tecnologia (DAT) e da Ilum Escola de Ci\u00eancia, curso de bacharelado em Ci\u00eancia e Tecnologia, com apoio do Minist\u00e9rio da Educa\u00e7\u00e3o (MEC).<\/p>\n

https:\/\/cnpem.br\/<\/a><\/p>\n<\/div>\n

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