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Um catalisador novo e barato que acelera a produção de oxigênio a partir da água

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A ilustração mostra uma reação eletroquímica, que divide as moléculas de água (à direita, com um átomo de oxigênio em vermelho e dois átomos de hidrogênio em branco) em moléculas de oxigênio (à esquerda), que ocorre dentro da estrutura de estruturas orgânicas de hidróxido de metal da equipe, representada como as treliças para cima e para baixo. Crédito: Cortesia dos pesquisadores

Este material pode substituir metais raros e levar a uma produção mais econômica de combustíveis neutros em carbono.

A reação eletroquímica que separa as moléculas de água para produzir oxigênio está no centro de muitas abordagens destinadas a produzir combustíveis alternativos para transporte. Mas essa reação deve ser facilitada por um catalisador, e as versões atuais exigem o uso de elementos raros e caros, como o irídio, o que limita o potencial de produção desse combustível.

Agora, pesquisadores da[{” attribute=””>MIT and elsewhere have developed an entirely new type of catalyst material, called a metal hydroxide-organic framework (MHOF), which is made of inexpensive and abundant components. The family of materials allows engineers to precisely tune the catalyst’s structure and composition to the needs of a particular chemical process, and it can then match or exceed the performance of conventional, more expensive catalysts.

The findings are described on February 24, 2022, in the journal Nature Materials, in a paper by MIT postdoc Shuai Yuan, graduate student Jiayu Peng, Professor Yang Shao-Horn, Professor Yuriy Román-Leshkov, and nine others.

Oxygen evolution reactions are one of the reactions common to the electrochemical production of fuels, chemicals, and materials. These processes include the generation of hydrogen as a byproduct of the oxygen evolution, which can be used directly as a fuel or undergo chemical reactions to produce other transportation fuels; the manufacture of ammonia, for use as a fertilizer or chemical feedstock; and carbon dioxide reduction in order to control emissions.

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But without help, “these reactions are sluggish,” Shao-Horn says. “For a reaction with slow kinetics, you have to sacrifice voltage or energy to promote the reaction rate.” Because of the extra energy input required, “the overall efficiency is low. So that’s why people use catalysts,” she says, as these materials naturally promote reactions by lowering energy input.

But until now, these catalysts “are all relying on expensive materials or late transition metals that are very scarce, for example iridium oxide, and there has been a big effort in the community to find alternatives based on Earth-abundant materials that have the same performance in terms of activity and stability,” Román-Leshkov says. The team says they have found materials that provide exactly that combination of characteristics.

Other teams have explored the use of metal hydroxides, such as nickel-iron hydroxides, Román-Leshkov says. But such materials have been difficult to tailor to the requirements of specific applications. Now, though, “the reason our work is quite exciting and quite relevant is that we’ve found a way of tailoring the properties by nanostructuring these metal hydroxides in a unique way.”

The team borrowed from research that has been done on a related class of compounds known as metal-organic frameworks (MOFs), which are a kind of crystalline structure made of metal oxide nodes linked together with organic linker molecules. By replacing the metal oxide in such materials with certain metal hydroxides, the team found, it became possible to create precisely tunable materials that also had the necessary stability to be potentially useful as catalysts.

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“You put these chains of these organic linkers next to each other, and they actually direct the formation of metal hydroxide sheets that are interconnected with these organic linkers, which are then stacked, and have a higher stability,” Román-Leshkov says. This has multiple benefits, he says, by allowing a precise control over the nanostructured patterning, allowing precise control of the electronic properties of the metal, and also providing greater stability, enabling them to stand up to long periods of use.

In testing such materials, the researchers found the catalysts’ performance to be “surprising,” Shao-Horn says. “It is comparable to that of the state-of-the-art oxide materials catalyzing for the oxygen evolution reaction.”

Being composed largely of nickel and iron, these materials should be at least 100 times cheaper than existing catalysts, they say, although the team has not yet done a full economic analysis.

This family of materials “really offers a new space to tune the active sites for catalyzing water splitting to produce hydrogen with reduced energy input,” Shao-Horn says, to meet the exact needs of any given chemical process where such catalysts are needed.

The materials can provide “five times greater tunability” than existing nickel-based catalysts, Peng says, simply by substituting different metals in place of nickel in the compound. “This would potentially offer many relevant avenues for future discoveries.” The materials can also be produced in extremely thin sheets, which could then be coated onto another material, further reducing the material costs of such systems.

So far, the materials have been tested in small-scale laboratory test devices, and the team is now addressing the issues of trying to scale up the process to commercially relevant scales, which could still take a few years. But the idea has great potential, Shao-Horn says, to help catalyze the production of clean, emissions-free hydrogen fuel, so that “we can bring down the cost of hydrogen from this process while not being constrained by the availability of precious metals. This is important, because we need hydrogen production technologies that can scale.”

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Reference: “Tunable metal hydroxide–organic frameworks for catalysing oxygen evolution” by Shuai Yuan, Jiayu Peng, Bin Cai, Zhehao Huang, Angel T. Garcia-Esparza, Dimosthenis Sokaras, Yirui Zhang, Livia Giordano, Karthik Akkiraju, Yun Guang Zhu, René Hübner, Xiaodong Zou, Yuriy Román-Leshkov and Yang Shao-Horn, 24 February 2022, Nature Materials.
DOI: 10.1038/s41563-022-01199-0

The research team included others at MIT, Stockholm University in Sweden, SLAC National Accelerator Laboratory, and Institute of Ion Beam Physics and Materials Research in Dresden, Germany. The work was supported by the Toyota Research Institute.

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Este vulcão ativo na Antártica vomita verdadeiro pó de ouro

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Este vulcão ativo na Antártica vomita verdadeiro pó de ouro

O dinheiro não cresce nas árvores, mas nas áreas remotas da Antártica chove.

A Antártica, que abriga centenas de vulcões ativos, tem um no continente que expele verdadeiro pó de ouro com valor monetário.

O Monte Erebus, um dos vulcões mais poderosos e ativos do sul da Terra, deverá entrar em erupção aproximadamente 80 gramas de ouro por diano valor de cerca de US$ 6.000, de acordo com Ciência IFL.

Os cientistas descobriram que rajadas de gás estão carregadas de minúsculos cristais de ouro metálico.

O pó de ouro do Monte Erebus pode viajar por toda parte, com os pesquisadores encontrando vestígios de ouro no ar até 621 milhas do vulcão.

O vulcão está localizado acima de uma fina fatia da crosta terrestre, permitindo que a rocha derretida suba facilmente do solo.

de acordo com NASA,regularmente Emite colunas de gás e vapor Às vezes ele joga pedras (bombas) nele Explosões estrombolianas.

O Monte Erebus tem vista para a Estação de Pesquisa McMurdo na Ilha Ross e tem um lago de lava em sua cratera que está ativo desde 1972.

Como o vulcão está localizado em um local remoto, os pesquisadores estão monitorando-o por meio de satélites, segundo informou a Reuters. instituto Smithsonian.

Esta história foi relatada em Washington, D.C.

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Os cães podem pegar bocejos de humanos?

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É verdade que o bocejo humano é contagioso para os cães?

Alguns donos de cães juram que quando bocejam, O cachorro deles faztambém.

Bocejar é contagioso Um fenômeno bem conhecido Entre os humanos – quando vemos, ouvimos ou às vezes até pensamos em bocejar, muitos de nós bocejamos. E pesquise Ofertas Que alguns de nossos companheiros caninos também possam experimentar.

Ao contrário dos lobos que Foi mostrado Os cães são mais propensos a bocejar uns para os outros Bocejando em resposta aos humanos, Pesquisas mostraram. Um Estádio Mostre que os cães bocejam mesmo quando ouvem uma gravação de humanos bocejando.

Acredita-se que o bocejo contagioso em cães seja provocado ao ver ou ouvir um bocejo humano, embora a razão exata para bocejar quando outra pessoa o faz não seja bem compreendida em humanos ou animais.

A grande questão é o que esse comportamento significa.

“Estou socialmente conectado ao meu cachorro? O que meu cachorro sente por mim? Meu cachorro sente o que eu sinto? Ele disse Brian Harediretor do Centro de Cognição Canina da Duke University.

Ele disse que o bocejo contagioso em humanos é considerado uma “marca registrada da empatia”. Lori Santos, diretor do Centro de Cognição Canina da Universidade de Yale. Mas tem havido debate sobre se o bocejo contagioso pode indicar uma ligação entre as pessoas e os seus animais de estimação.

Estudo de 2013 seja encontrado Os cães bocejavam duas vezes mais depois de observar pessoas com quem estavam familiarizados do que diante de estranhos, sugerindo que um vínculo social ligado à empatia pode estar por trás disso.

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mas durar estudos Eles não conseguiram provar tal conexão. 2020 Análise dimensional Entre 257 cães, ele descobriu que não havia evidências de que o bocejo contagioso em caninos estivesse ligado à familiaridade ou ao viés de empatia.

“Não há um forte apoio para uma ligação direta entre o bocejo contagioso e a empatia, embora as previsões sejam muito intuitivas”, disse ele. André Gallupprofessor de psicologia do Instituto Politécnico da Universidade Estadual de Nova York em Utica, Nova York

Isso não significa que o bocejo contagioso em cães não esteja ligado à empatia. “Não conseguimos provar isso de forma convincente”, disse Hare.

O que você deveria saber:

Estudar o bocejo canino é particularmente desafiador, porque um cão pode bocejar por razões não relacionadas a ver o bocejo humano – como o bocejo espontâneo.

Bocejar em cães também pode ser um sinal de estresse, que pode aumentar durante experimentos de laboratório nos quais os caninos são filmados para ver se bocejarão, disse ele. Monique OdellDiretor do Laboratório de Interação Humano-Animal da Oregon State University.

Tal como acontece com os humanos, alguns cães podem bocejar mais ou menos do que outros cães.

A pesquisa mostra que os cães podem bocejar de forma contagiosa quando veem ou ouvem humanos bocejando, mas não há consenso científico sobre o que isso significa.

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Alimentos e bebidas que causam dores nas articulações, segundo médicos

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Alimentos e bebidas que causam dores nas articulações, segundo médicos

Todos os três médicos dizem que a melhor dieta para pessoas com artrite inflamatória (como artrite reumatóide e gota) é uma dieta antiinflamatória.

“esse [way of eating] Inclui alimentos que geralmente sabemos que são bons para nós, incluindo vegetais de folhas verdes, nozes, peixes gordurosos como salmão, cavala, atum e sardinha, que contêm ácidos graxos ômega-3 antiinflamatórios, e frutas, especialmente frutas vermelhas e laranjas. , que “contém Possui alto percentual de antioxidantes.

Tanto Mehta quanto Wright citaram dieta mediterrânea Como mais um plano alimentar que inclui naturalmente alimentos antiinflamatórios e, portanto, benéfico para pessoas com dores nas articulações.

“A dieta mediterrânea prioriza grãos integrais, vegetais, peixes e outros alimentos não processados, ao mesmo tempo que minimiza a carne e os alimentos processados. Esta forma de alimentação parece funcionar universalmente para pessoas com dores nas articulações”, disse Wright. pesquisar Apoia a relação entre a dieta mediterrânica e a melhoria dos sintomas da artrite reumatóide.

Mehta enfatizou que seguir uma dieta rica em alimentos antiinflamatórios não é benéfico apenas para controlar dores nas articulações; É benéfico para a saúde geral e previne outras doenças crônicas, como doenças cardíacas, diabetes tipo 2, doença de Alzheimer e certos tipos de câncer.

“Uma dieta antiinflamatória é uma boa ideia para qualquer pessoa seguir, não apenas para pacientes com artrite inflamatória”, disse ela. Isso significa que se você faz a maior parte das refeições com outras pessoas, comer dessa forma beneficiará todos ao redor da mesa, não apenas você.

Se você tiver alguma dúvida sobre como controlar a dor nas articulações, converse com seu médico. O tratamento da dor pode exigir mais do que apenas mudanças na dieta. Mas renovar sua dieta é um ótimo lugar para começar. Todo o seu corpo ficará melhor com isso.

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Este artigo apareceu originalmente em HuffPost.

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