Estudo da formação de vacâncias de cianeto para aumento de atividade catalítica de análogos de azul da Prússia em reações de oxidação da água

• Processo: 24/09666-6
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2027
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Juliano Alves Bonacin
• Beneficiário: Juliano Alves Bonacin
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/23188-0 - Estudo da formação de vacâncias de cianeto para aumento de atividade catalítica de análogos de azul da Prússia em reações de oxidação da água, BP.PD; 24/19252-4 - Estudo da formação de vacâncias de cianeto para aumento de atividade catalítica de análogos de azul da Prússia em reações de oxidação da água, BP.DR
• Assunto(s): Eletrólise da água Reação de desprendimento de oxigênio Química de coordenação
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Analogos de Azul da Prússia | Eletrólise da Água | oxidação da água | Reação de Desprendimento de Oxigênio | vacâncias de cianeto | Química de Coordenação

Resumo

A transição energética traz grandes desafios à nossa sociedade não somente nos aspectos relacionados ao clima, mas para a economia global e aos processos químicos vigentes. Substituir combustíveis fósseis por fontes limpas e renováveis é uma necessidade imediata, visto que pela 1ª vez, em 2023, a temperatura do planeta superou em 2 °C a média da era pré-industrial e estamos observando inúmeras catástrofes climáticas. Dentre as alternativas existentes, o hidrogênio (H2) pode ser considerado como uma importante alternativa de energia limpa e matéria-prima renovável para os processos químicos atuais. É importante destacar que os benefícios ambientais do H2 estão relacionados ao seu processo de produção. Vale destacar que a produção de hidrogênio verde, que é obtido partir do processo de eletrólise da água utilizando energia elétrica renovável, é apontada como uma opção de baixo impacto ambiental para nossa sociedade. Embora esse processo pareça simples, a reação de oxidação da água é a grande limitante de todo o processo, pois é tanto termodinamicamente quanto cineticamente desfavorável e, por isso, necessita de um catalisador. O desenvolvimento de catalisadores eficientes, de baixo custo e alta estabilidade ainda é um grande desafio tecnológico. Com isso, a grande motivação desse projeto continua sendo a melhoria do desempenho de catalisadores a base de análogos de azul da Prússia (A-AP) para uso em reações de oxidação de água (ROA) em condições brandas. Neste projeto, vamos estudar a influência das vacâncias de cianetos no desempenho de análogos de azul da Prussia em ROA. Observamos no projeto anterior que essas vacâncias criam sítios ativos adicionais nos A-AP e melhoram o seu desempenho catalítico significativamente. Entretanto, precisamos entender de maneira mais sistemática como essas vacâncias são formadas, como controlá-las e como podemos otimizar o desempenho desses novos catalisadores. Pretendemos com isso, aumentar ainda mais os valores de turnover frequency (TOF) dos catalisadores baseado em azul da Prussia. Conseguimos chegar em valores estimados de TOF entre 10-2 a 10-1 s-1 e acreditamos poder aumentar esses valores mais de 10 vezes. Com isso, poderíamos colocar os A-AP em padrões similares aos catalisadores comerciais. Além desses esforços, buscamos também avanços científicos, tecnológicos e excelência na formação de recursos humanos para desenvolvimento nacional. (AU)