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Nitretos de carbono grafítico como plataformas para single-atom fotocatálise: usando princípios de design para melhores desempenhos

Processo: 20/14741-6
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
Vigência: 01 de dezembro de 2021 - 30 de novembro de 2026
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
Pesquisador responsável:Ivo Freitas Teixeira
Beneficiário:Ivo Freitas Teixeira
Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
Pesquisadores associados:José Maria Correa Bueno ; Lucia Helena Mascaro Sales ; Markus Antonietti
Auxílios(s) vinculado(s):22/14209-8 - Catalisadores heterogêneos à base de single-atoms para despolimerização quimio/fotocatalítica: uma rota para a economia circular em polímeros, AP.R SPRINT
21/14792-2 - Epoxidação de duplas ligações de óleo vegetal por single-atoms de níquel estabilizados em nitretos de carbono grafítico: monômeros sustentáveis para polímeros compósitos de epóxi termofixo, AP.R SPRINT
21/11162-8 - EMU concedido no processo 2020/14741-6: GC-MS/FID/TCD (2 injetores+Loop+Sistema valvulado), AP.EMU
Bolsa(s) vinculada(s):23/06070-2 - Foto-oxidação Seletiva do Tolueno Utilizando Nitreto de Carbono Grafítico como Catalisador, BP.MS
23/13283-2 - Fotocatalisadores com Single-Atoms Suportados em Nitretos de Carbono para Reações de Transferência de Hidrogênio, BP.IC
23/13463-0 - Produção de Hidrogênio Verde Empregando-se Fotocatalisador de Níquel Poli(Heptazina Imida): Um Catalisador de Baixo Custo para Evolução de H2, BP.IC
+ mais bolsas vinculadas 23/06210-9 - Fotocatsalisadores baseados em PHI e single-atoms aplicados em reações de oxidação e redução, BP.DR
23/10973-8 - Single-Atoms estabilizados em Poli(Heptazina Imidas): Produção Fotocatalítica e Detecção de Amônia, BP.IC
22/14652-9 - Reações de fotorredução para a produção sustentável de commodities químicas: uma estratégia solar to chemical, BP.DR
23/03714-6 - Catalisadores com Single-Atoms Suportados em Nitretos de Carbono para Oxidação Seletiva do Benzeno a Fenol, BP.IC
22/12084-3 - Fotocatalisador de PHI/PTI-Single-Atoms aplicado para conversão de biomassa, BP.MS
22/14335-3 - Nitretos de Carbono Grafítico como Plataformas para "Single-Atom" Fotocatálise: Usando Princípios de Design para Melhores Desempenhos, BP.IC
22/13249-6 - Nitretos de carbono grafítico como plataformas para single-atom fotocatálise: usando princípios de design para melhores desempenhos, BP.DD
22/04748-9 - Nitretos de carbono grafítico como catalisadores sólidos ácidos aplicados à conversão de biomassa, BP.MS
22/06136-0 - Nitretos de Carbono Grafítico como Plataformas para "Single-Atom" Fotocatálise: Usando Princípios de Design para Melhores Desempenhos, BP.TT
21/13271-9 - Single-atoms coordenados em nitretos de carbono grafítico para conversão fotocatalítica de metano, BP.DR
21/13432-2 - Fotooxidação de fluoreto para a formação de ligações C-F e S-F, BP.IC
21/14006-7 - Síntese controlada de single-atoms em PHI/PTI e suas aplicações em energia, BP.DD - menos bolsas vinculadas
Assunto(s):Catálise heterogênea  Conversão de energia  Fotocatálise heterogênea  Conversão de biomassa  Nitreto de carbono  Síntese orgânica 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:catálise heterogênea | conversão de biomassa | Conversão de Energia | Fotólise da Água | Nitretos de carbono grafíticos | Single-Atoms catalysis | Single-Atom Catalysis

Resumo

Esta proposta de jovem pesquisador objetiva criar um grupo de pesquisa de excelência focado no campo da Single-Atom Catalysis (SAC) no Brasil, baseado no Departamento de Química da Universidade Federal de São Carlos (DQ-UFSCar). Embora o DQ-UFSCar apresente grupos de pesquisa estabelecidos em diversas áreas, incluindo nanomateriais e catálise, o departamento não possui grupos voltados para a crescente área da catálise/fotocatálise heterogênea, baseada na catálise promovida por "Single-Atoms". Até onde sabemos, não há um grupo de pesquisa focado em "Single-Atom Catalysis" no Brasil e segundo a biblioteca FAPESP, não há nenhum auxílio a pesquisa em andamento nesse tópico. O candidato pretende preencher essa lacuna e, ao mesmo tempo, trabalhar em estreita colaboração com grupos de pesquisa estabelecidos, com infraestrutura e expertise complementares no DQ-UFSCar e no DEQ-UFSCar. As atividades do grupo de pesquisa proposto aqui abrangerão o design e síntese controlada de fotocatalisadores heterogêneos com "Single-Atoms", suas aplicações fotocatalíticas, o desenvolvimento de novas técnicas de caracterização para SACs e a investigação de seus mecanismos de atividade. Especificamente, nossa proposta está focada na síntese controlada e uso de nitretos de carbono grafítico (PHI e PTI) como hosts para Single-Atoms de diferentes metais, uma vez estabilizados os "Single-Atoms", eles serão aplicados em reações fotocatalíticas. O projeto de pesquisa é dividido em 4 partes: (I) design e síntese controlada de fotocatalisadores heterogêneos com "Single-Atoms"; (II) aplicações fotocatalíticas para a conversão de energia (especialmente, fotólise da água, redução de CO2, oxidação de CH4), síntese orgânica (por exemplo, reações fotoredox, acoplamento Susuki e ativação C-H) e conversão de biomassa; (III) investigação dos mecanismos fotocatalítico por trás da atividade dos sistemas; (IV) unir este conhecimento para retroprojetar a síntese dos sistemas fotocatalíticos baseados em "Single-Atoms" objetivando melhorar as suas propriedades e eficiências. O projeto proposto é muito interdisciplinar e será realizado em estreita colaboração com uma série de grupos de pesquisa no Brasil e no exterior. (AU)

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Publicações científicas (10)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
DA SILVA, MARCOS A. R.; SILVA, INGRID F.; XUE, QI; LO, BENEDICT T. W.; TARAKINA, NADEZDA, V; NUNES, BARBARA N.; ADLER, PETER; SAHOO, SUDHIR K.; BAHNEMANN, DETLEF W.; LOPEZ-SALAS, NIEVES; et al. Sustainable oxidation catalysis supported by light: Fe-poly (heptazine imide) as a heterogeneous single-atom photocatalyst. APPLIED CATALYSIS B-ENVIRONMENTAL, v. 304, p. 11-pg., . (21/11162-8, 20/14741-6)
ROGOLINO, ANDREA; FILHO, JOSE B. G.; FRITSCH, LORENA; ARDISSON, JOSE D.; DA SILVA, MARCOS A. R.; ATTA DIAB, GABRIEL ALI; SILVA, INGRID FERNANDES; FERREIRA MORAES, CARLOS ANDREE; FORIM, MOACIR ROSSI; BAUER, MATTHIAS; et al. Direct Synthesis of Acetone by Aerobic Propane Oxidation Promoted by Photoactive Iron(III) Chloride under Mild Conditions. ACS CATALYSIS, v. 13, n. 13, p. 8-pg., . (21/14006-7, 21/13271-9, 20/14741-6, 21/11162-8)
ROGOLINO, ANDREA; SILVA, INGRID F.; TARAKINA, NADEZDA V.; DA SILVA, MARCOS A. R.; ROCHA, GUILHERME F. S. R.; ANTONIETTI, MARKUS; TEIXEIRA, IVO F.. Modified Poly(Heptazine Imides): Minimizing H2O2 Decomposition to Maximize Oxygen Reduction. ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES, v. 14, n. 44, p. 10-pg., . (21/11162-8, 20/14741-6, 22/04748-9, 21/13271-9)
OLIVEIRA, WANESSA L.; OLIVEIRA, EDUARDA FERREIRA DE; BATISTA, WALKER VINICIUS FERREIRA DO CARMO; MOURA, HENRIQUE A. J. L.; PIRES, MANOEL JOSE MENDES; COELHO, RAFAEL MENDES; DIAB, GABRIEL ALI ATTA; TEIXEIRA, IVO FREITAS; MARQUES, GLEISON; MASTELARO, VALMOR ROBERTO; et al. A metal-free catalyst based on g-C3N4 functionalized with cyamelurate-like groups: Catalytic properties and mechanism of a new heterogeneous Fenton-like catalyst. Carbon, v. 214, p. 12-pg., . (21/14006-7, 21/13271-9, 20/14741-6, 21/11162-8)
SILVA, MARCOS A. R. DA; ROCHA, GUILHERME F. S. R.; DIAB, GABRIEL A. A.; CUNHA, CARLA S.; PASTANA, VITOR G. S.; TEIXEIRA, IVO F.. Simple and straightforward method to prepare highly dispersed Ni sites for selective nitrobenzene coupling to Azo/Azoxy compounds. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL, v. 460, p. 10-pg., . (20/14741-6, 21/11162-8)
TEIXEIRA, IVO F.; TARAKINA, NADEZDA, V; SILVA, INGRID F.; LOPEZ-SALAS, NIEVES; SAVATEEV, ALEKSANDR; ANTONIETTI, MARKUS. Overcoming Electron Transfer Efficiency Bottlenecks for Hydrogen Production in Highly Crystalline Carbon Nitride-Based Materials. ADVANCED SUSTAINABLE SYSTEMS, v. 6, n. 3, p. 8-pg., . (20/14741-6, 21/11162-8)
TEIXEIRA, IVO F.; TARAKINA, NADEZDA, V; SILVA, INGRID F.; DIAB, GABRIEL ALI ATTA; SALAS, NIEVES LOPEZ; SAVATEEV, ALEKSANDR; ANTONIETTI, MARKUS. Improving hydrogen production for carbon-nitride-based materials: crystallinity, cyanimide groups and alkali metals in solution working synergistically. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A, v. 10, n. 35, p. 6-pg., . (21/11162-8, 20/14741-6)
SILVA, INGRID F.; RIOS, REGIANE D. F.; SAVATEEV, OLEKSANDR; TEIXEIRA, IVO F.. Carbon Nitride-Based Nanomaterials as a Sustainable Catalyst for Biodiesel Production. ACS APPLIED NANO MATERIALS, v. 6, n. 11, p. 10-pg., . (20/14741-6, 21/11162-8)
BLASKIEVICZ, S. F.; SANTOS, H. L. S.; TEIXEIRA, I. F.; BOTT-NETO, J. L.; FERNANDEZ, P. S.; MASCARO, L. H.. Nickel-modified polymeric carbon nitride for improving TiO2-based photoanode: photoelectrocatalytical evaluation and mechanistical insights. MATERIALS TODAY NANO, v. 18, p. 12-pg., . (19/07449-0, 18/16401-8, 19/26860-2, 20/14741-6, 17/11986-5, 13/07296-2, 18/20952-0)
ROCHA, GUILHERME F. S. R.; DA SILVA, MARCOS A. R.; ROGOLINO, ANDREA; DIAB, GABRIEL A. A.; NOLETO, LUIS F. G.; ANTONIETTI, MARKUS; TEIXEIRA, IVO F.. Carbon nitride based materials: more than just a support for single-atom catalysis. CHEMICAL SOCIETY REVIEWS, v. 52, n. 15, p. 56-pg., . (21/14006-7, 21/11162-8, 22/04748-9, 20/14741-6, 21/13271-9)

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