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Arquitetura de materiais para armazenamento de energia eletroquímica e catálise

Processo: 21/00675-4
Modalidade de apoio:Auxílio à Pesquisa - Temático
Vigência: 01 de março de 2022 - 28 de fevereiro de 2027
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Roberto Manuel Torresi
Beneficiário:Roberto Manuel Torresi
Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
Pesquisadores principais:
Liane Marcia Rossi ; Susana Inés Córdoba de Torresi
Pesquisadores associados:Ana Paula de Lima Batista ; Antonio Gustavo Sampaio de Oliveira Filho ; Paulo Filho Marques de Oliveira ; Vitor Leite Martins
Auxílios(s) vinculado(s):23/09714-8 - EMU concedido no processo 21/00675-4: reator catalítico em fluxo de leito fixo, AP.EMU
22/15887-0 - EMU concedido do processo 2021/00675-4: cromatógrafo gasoso, AP.EMU
Bolsa(s) vinculada(s):23/16671-3 - Atividade eletrocatalítica de hidróxidos duplos lamelares decorados com nanopartículas plasmônicas, BP.PD
24/01361-1 - Síntese de catalisadores baseados em Co(OH)2 para redução eletrocatalítica de N2 a NH3 em eletrólitos do tipo Water in Salt (WISE), BP.IC
23/17652-2 - Desenvolvimento de um protótipo de bateria de íons de sódio com eletrólito polimérico à base de líquidos iônicos, BP.DR
+ mais bolsas vinculadas 23/13080-4 - Avaliação da atividade catalítica de catalisadores baseados em Co suportados em sílica contendo diferentes proporções de matrizes de carbono dopadas com nitrogênio para a hidrogenação de CO2, BP.IC
23/10722-5 - Design computacional de catalisadores bioinspirados à base de metais de transição para geração de H2, BP.DR
23/05967-9 - Preparação e caracterização de catalisadores para ativação de pequenas moléculas em carreadores de energia, BP.PD
23/00142-1 - Desenvolvimento de baterias de íons de sódio e pseudocapacitores de alto desempenho à base de MXene, nanomateriais de carbono e óxidos metálicos mistos, BP.PD
22/12609-9 - Nanofibras de hard carbon como eletrodo negativo auto-suportado para a próxima geração de baterias de íons de sódio, BP.PD
22/11335-2 - Redução eletroquímica aprimorada de N2 com materiais de nanopartículas metálicas plasmonicamente ativas, (Au, Ag, Pd, Ru) e (Mo, Ti, Ce), combinadas com semicondutores do tipo n, BP.DD
22/10235-4 - SÍNTESE MECANOQUÍMICA DE ESTRUTURAS ORGÂNICAS POROSAS APLICADAS A ELETRODOS POSITIVOS DE BATERIAS DE LÍTIO-ENXOFRE (Li-S), BP.IC
22/10194-6 - Estudo do Mecanismo de Redução de CO2 com Catalisadores de Ouro, BP.IC
22/09567-2 - Arquitetura de capacitores eletroquímicos utilizando MXene como material de eletrodo, BP.IC
22/06946-2 - Redução eletrocatalitica de N2 a NH3. Na procura de novos catalisadores e eletrólitos, BP.IC
22/04920-6 - Preparação e caracterização de materiais de carbono poroso para aplicações em adsorção, catálise e energia, BP.DD
22/04604-7 - Contribuições plasmônicas na co-eletrolise de N2 e CO2, BP.PD
22/05422-0 - Desenvolvimento de baterias de íons de sódio e pseudocapacitores de alto desempenho à base de MXene, nanomateriais de carbono e óxidos metálicos mistos, BP.PD - menos bolsas vinculadas
Assunto(s):Eletroquímica  Catálise  Catálise heterogênea  Armazenamento de energia  Baterias de íon-lítio  Capacitores  Materiais nanoestruturados 
Palavra(s)-Chave do Pesquisador:armazenamento eletroquímico de energia | Baterias de íon metálico | capacitores eletroquímicos | Catálisis | Eletrocatálisis | Moléculas portadoras de energia | Eletroquímica e catálisis

Resumo

De acordo com a Agência Internacional de Energia (AIE), 80% da demanda global de energia é derivada de combustíveis fósseis que são fontes de energia não renováveis e seu uso tem implicações ambientais que contribuem para o efeito da poluição e das mudanças climáticas. Para resolver esses problemas, muitos esforços têm sido feitos em direção ao desenvolvimento de energia limpa e algumas reações estão no centro das tecnologias de conversão de energia, como a eletrólise da água, redução de CO2, atualização de biomassa e redução de N2. Além disso, baterias recarregáveis de alta eficiência e baixo custo tornaram-se tecnologias fundamentais. As baterias de íon de lítio (LIBs) são atualmente o dispositivo de armazenamento móvel mais popular, enquanto as baterias de íon de sódio (SIBs) são uma alternativa promissora ao armazenamento estacionário devido às suas semelhanças com LIBs e a disponibilidade de Na. Novos dispositivos tecnológicos requerem baterias mais potentes e de longa duração, o que motiva a busca pelo aprimoramento de seus componentes. Neste projeto se propõe a utilização de diferentes metodologias, versáteis e ambientalmente amigáveis para o desenvolvimento e estudo de nanomateriais (inorgânicos, orgânicos e/ou seus híbridos) apresentando tamanho, forma, composição, estrutura (interiores sólidos ou vazios) e arquiteturas bem definidas e controláveis, visando uma diversidade de aplicações relevantes. Especificamente, temos interesses em aplicações voltadas para a confecção de dispositivos de armazenamento de energia (bateriais e capacitores eletroquímicos), eletrocatálise para a transformação de vetores de energia e nanocatalisadores (catálise heterogênea e catálise/biocatálise plasmônica). Em todas essas aplicações, a utilização de nanomateriais controlados irá nos permitir fazer uma correlação precisa entre os desempenhos observados e todos os parâmetros físico-químicos que definem o material, abrindo a possibilidade não só para a otimização de propriedades em relação à nanomateriais convencionais, mas também para o design e desenvolvimento de nanomateriais avançados apresentando características desejáveis para as aplicações de interesse deste projeto. Para o completo entendimento destes fenômenos é imprescindível a associação dos desenvolvimentos experimentais com cálculos teóricos e modelagem molecular que permita uma visão completa e mais detalhada dos sistemas. A presente proposta associa os Profs Roberto M. Torresi e Susana I. Córdoba de Torresi (IQ/USP), que aportarão a sua experiência na área de Eletroquímica, a Profa. Liane M. Rossi (IQ/USP) de reconhecida atuação em catálise heterogênea, atuando fortemente na síntese/desenvolvimento de nanomateriais controlados e plasmônica e o Prof. Antonio G. S de Oliveira Filho (FFCLRP/USP), que dará o suporte na realização de cálculos de Química Quântica. (AU)

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Las trabas que obstaculizan la expansión de los coches eléctricos en Brasil 
Obstáculos travam a expansão do carro elétrico no Brasil 
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Publicações científicas (11)
(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)
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LEITE JR, JONAS A.; ROCHA, CARLOS M. R.; DE OLIVEIRA-FILHO, ANTONIO G. S.. Canonical Unified Statistical Rate Constants Using a High-Level Composite Coupled Cluster Energy Scheme for the CH4+CH Reaction. Journal of the Brazilian Chemical Society, v. N/A, p. 7-pg., . (21/00675-4)
DA SILVA, RAFAEL T. P.; SILVA, DAGOBERTO O.; DE OLIVEIRA, PAULO F. M.; BELLABARBA, RONAN; JOHNSTON, PETER; SMIT, JOOST; HOLT, JARLE; BETHAM, MICHAEL; ROSSI, LIANE M.. Solvent-Free Aerobic Oxidative Cleavage of Methyl Oleate to Biobased Aldehydes over Mechanochemically Synthesized Supported AgAu Nanoparticles. CHEMPLUSCHEM, v. N/A, p. 12-pg., . (20/14955-6, 21/00675-4, 21/12899-4)
RODRIGUES, MARIA P. S.; DOURADO, ANDRE H. B.; SAMPAIO DE OLIVEIRA-FILHO, ANTONIO G.; DE LIMA BATISTA, ANA P.; FEIL, MORITZ; KRISCHER, KATHARINA; CORDOBA DE TORRESI, SUSANA, I. Gold-Rhodium Nanoflowers for the Plasmon-Enhanced CO2 Electroreduction Reaction upon Visible Light. ACS CATALYSIS, v. 13, n. 1, p. 13-pg., . (21/00675-4, 18/16846-0, 15/26308-7, 19/22505-3)
DE LIMA, SCARLLETT L. S.; MIGUEL, VITOR M.; ROSADO, TAISSA F.; V. PETRI, MARCOS V.; GARDENER, JULES; AVILLEZ, ROBERTO; RODRIGUES, THENNER S.; DE TORRESI, SUSANA I. CORDOBA; SOLORZANO, GUILLERMO; DA SILVA, ANDERSON G. M.. Sized-controlled Pd nanoflowers by a non-classical growth mechanism combining the LaMer and DLVO theories and their catalytic activities. MATERIALS TODAY COMMUNICATIONS, v. 33, p. 8-pg., . (15/26308-7, 19/15885-4, 21/00675-4)
FIORIO, JHONATAN LUIZ; BORGES, LAIS REIS; NEVES-GARCIA, TOMAZ; KIKUCHI, DANIELLE KIMIE; GUERRA, RAIZA ROSA GARCIA; ROSSI, LIANE MARCIA. Design of gold catalysts for activation of H-2 and H-donor molecules: transfer hydrogenation and CO2 hydrogenation. CATALYSIS SCIENCE & TECHNOLOGY, v. 13, n. 11, p. 11-pg., . (14/50279-4, 17/24347-0, 21/00675-4, 18/26253-6, 20/15230-5)
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DOURADO, ANDRE H. B.; SILVA-JR, NORBERTO A.; NEVES-GARCIA, TOMAZ; BRAGA, ADRIANO H.; ROSSI, LIANE M.; TORRESI, SUSANA I. CORDOBA DE. Boosting SO2 electrocatalytic oxidation reaction on highly dispersed subnanometric Au/TiO2 catalyst. Electrochimica Acta, v. 434, p. 9-pg., . (21/00675-4)
SANCHEZ-RAMIREZ, NEDHER; MONJE, IVONNE E.; BELANGER, DANIEL; CAMARGO, PEDRO H. C.; TORRESI, ROBERTO M.. High rate and long-term cycling of silicon anodes with phosphonium-based ionic liquids as electrolytes for lithium-ion batteries. Electrochimica Acta, v. 439, p. 8-pg., . (14/01987-6, 17/20043-7, 19/07638-7, 15/26308-7, 20/08553-2, 21/00675-4, 15/11164-0)
FIORIO, JHONATAN LUIZ; GARCIA, MARCO A. S.; GOTHE, MAITE LIPPEL; GALVAN, DIEGO; TROISE, PAULA CASTELLANI; CONTE-JUNIOR, CARLOS A.; VIDINHA, PEDRO; CAMARGO, PEDRO H. C.; ROSSI, LIANE M.. Recent advances in the use of nitrogen-doped carbon materials for the design of noble metal catalysts. Coordination Chemistry Reviews, v. 481, p. 29-pg., . (18/26253-6, 21/00675-4)
MOSQUERA, NERLY; CHAUQUE, SUSANA; TORRESI, ROBERTO M.; CALDER, JORGE A.. Energy storage enhancement of LixMn1.8Ti0.2O4@N-doped graphene oxide in organic and ionic liquid electrolytes. Electrochimica Acta, v. 449, p. 13-pg., . (21/00675-4, 15/26308-7, 18/11320-0, 20/03543-9)

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