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

• Processo: 21/14792-2
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2022
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2023
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Acordo de Cooperação: Delft University of Technology
• Proposta de Mobilidade: SPRINT - Projetos de pesquisa - Mobilidade
• Pesquisador responsável: Ivo Freitas Teixeira
• Beneficiário: Ivo Freitas Teixeira
• Pesquisador Responsável no exterior: Baris Kumru
• Instituição Parceira no exterior: Delft University of Technology (TU Delft), Holanda
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 20/14741-6 - Nitretos de carbono grafítico como plataformas para single-atom fotocatálise: usando princípios de design para melhores desempenhos, AP.JP
• Assunto(s): Fotocatálise Polímeros Monômeros Foto-oxidação Epoxidação Catalise de átomo único Nitreto de carbono Óleos vegetais
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Carbon nitrides | Epoxidation | materials | Oxidation | polymers | Single-Atoms catalysis | Polímeros

Resumo

Esta proposta visa a produção de monômeros epóxidos a partir da fotoepoxidação de óleos vegetais. Os fotocatalisadores heterogêneos que serão empregados para esta tarefa serão single-atoms de níquel estabilizados em poly(heptazine imides) (PHI). poly(heptazine imides) são semicondutores poliméricos compostos apenas de átomos de carbono e nitrogênio (material à base de nitreto de carbono) cuja estrutura é composta de unidades de heptazina. Recentemente, poly(heptazine imides) foram aplicadas para estabilizar single-atoms de diferentes metais. Esse tipo de nitretos de carbono são altamente cristalinos e podem ser sintetizados por meio de uma reação com uma fonte de carbono e nitrogênio (melamina, ureia, cianamida) e um sal alcalino (NaCl, LiCl, KCl). Este processo gera estruturas cristalinas de nitreto de carbono com íons alcalinos (Na+, K+, Cs+) acomodados dentro da estrutura do nitreto de carbono. Entre os diferentes sais alcalinos de utilizados na literatura, o NaCl foi usado para produzir nitretos de carbono altamente cristalinos com estruturas ordenadas de poly(heptazine imides) (PHI) com íons de sódio (Na-PHI). O grupo do Prof. Teixeira desenvolveu um processo simples para trocar os cations de Na+ por metais de transição, como Ni, Ru, Fe e Pt. Ao contrário dos cátions Na+, os metais de transição são quimicamente ligados aos átomos de N da estrutura do nitreto de carbono e não podem ser substituídos por outros elementos. Resultados recentes mostraram que estes single-atoms de metais em PHI são catalisadores ativos na reação de fotooxidação, Fe-PHI é especialmente ativo sendo capaz de oxidar a ligação C-H em C=O e C-OH. No entanto, outros metais, como Ni-PHI, apresentam uma atividade mais moderada. Por exemplo, nosso catalisador Ni-PHI na presença de H2O2 pode converter seletivamente ciclohexeno em óxido de ciclohexeno. Neste trabalho, pretendemos investigar a fotoatividade de catalisadores Ni-PHI para promover a epoxidação de ligações duplas de óleos vegetais com alta eficiência. Uma vez que suas ligações duplas são convertidas em grupos epóxidos, esses derivados de triglicerídeos podem ser polimerizados (com aminas e fixadores de cura) levando a polímeros parcialmente renováveis que podem ser integrados para uso em aviação. (AU)