Catalisadores heterogêneos à base de single-atoms para despolimerização quimio/fotocatalítica: uma rota para a economia circular em polímeros

• Processo: 22/14209-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2023
• Data de Término da vigência: 29 de fevereiro de 2024
• 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: Luis Leonardo Cutz Ijchajchal
• 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): Catálise heterogênea Despolimerização Polímeros Nitreto de carbono Átomos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Carbon nitrides | materials | polymers | Single-Atom Catalysis | Catálise heterogênea

Resumo

A maioria dos resíduos plásticos não são reciclados. Impedimentos à reciclagem de polímeros incluem separação, impurezas e degradação das estruturas macromoleculares, os quais podem afetar negativamente as propriedades dos materiais reciclados. Uma alternativa atraente é transformar polímeros de volta em monômeros e purificá-los para repolimerização - uma forma de reciclagem química que chamamos de reciclagem química para monômero (CRM, sigla em inglês). Em geral, são empregados produtos químicos para promover a despolimerização, porém, catalisadores e fotocatalisadores também podem ser empregados. Esta proposta visa promover a despolimerização de polímeros comumente utilizados por via quimio e/ou fotocatalítica empregando materiais à base de nitreto de carbono como catalisadores heterogêneos. Recentemente, poli(heptazina) imidas foram aplicadas para estabilizar single-atoms de diferentes metais. Estes tipos altamente cristalinos de nitretos de carbono podem ser sintetizados através de uma reação com uma fonte de carbono e nitrogênio (melamina, uréia, cianamida) e um sal alcalino (NaCl, LiCl, KCl). Este processo gera estruturas cristalinas de nitreto de carbono com íons alcalinos (Na+, K+, Li+) acomodados dentro da estrutura dos nitreto de carbono. Entre os diferentes sais alcalinos de síntese na literatura, o NaCl foi usado para produzir nitretos de carbono altamente cristalinos com estruturas ordenadas de poli(heptazina imida) (PHI) com íons sódio (Na-PHI). O grupo do Prof. Teixeira desenvolveu um passo simples para trocar esses cátions Na+ por metais de transição desejáveis como Ni, Ru, Fe, Pt ou prótons (catalisador ácido). Resultados recentes mostraram que esses metais de transição podem levar a sítios de um único átomo altamente ativos para uma série de reações.Aqui, pretendemos empregar esses materiais (M-PHI) na despolimerização de poliésteres, policarbonatos ou poliamidas. Todos esses polímeros podem ser despolimerizados empregando-se estratégias, como glicólise, alcoólise e aminólise, os quais podem ser catalisados. O principal objetivo deste projeto é avaliar o efeito catalítico dos catalisadores M-PHI na despolimerização de poliésteres, policarbonatos ou poliamidas. (AU)