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Auto-organização espaço-temporal em eletrocatálise

Processo: 09/00153-6
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado
Vigência (Início): 01 de maio de 2009
Vigência (Término): 31 de outubro de 2013
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Edson Antonio Ticianelli
Beneficiário:Raphael Nagao de Sousa
Instituição-sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Eletrocatálise   Sistemas complexos

Resumo

A formação espontânea de padrões espaço-temporais em sistemas de reação-transporte tem se tornado uma área de pesquisa ativa. Comportamento complexo nesses sistemas ocorre em condições afastadas do estado de equilíbrio termodinâmico e resulta da interação entre a dinâmica temporal não-linear e as propriedades de transporte. Graças a algumas propriedades de troca de informação lateral e facilidade de controle global, sistemas de reação-migração na interface sólido/líquido são considerados sistemas-modelo ideais. Propõe-se nesse projeto o estudo experimental da dinâmica espaço-temporal presente na reação de eletro-oxidação de moléculas orgânicas pequenas do tipo C1 sobre superfícies de platina policristalina. Os experimentos serão divididos em suas seções: (a) efeito do segundo metal (i.e. rutênio) durante a cinética oscilatória de metanol e (b) efeito dos ânions trifluorometanossulfonato (SO3CF3-) e hexafluorofosfato (PF6-) durante a eletro-oxidação de ácido fórmico. Ambos os experimentos serão realizados em solução aquosa de ácido perclórico com controle de temperatura e transporte de massa. Os principais aspectos da dinâmica temporal do sistema serão investigados através de técnicas eletroquímicas clássicas acompanhadas da espectroscopia de infravermelho in situ. Métodos de análise temporal em dinâmica não-linear serão utilizados para a caracterização do sistema, como reconstrução de atratores, transformada de Fourier, secção e mapa de Poincaré. Sob o ponto de vista da dinâmica espaço-temporal, os experimentos serão realizados através do emprego de um conjunto de sessenta e quatro eletrodos de platina controlados globalmente e cujas correntes individuais serão monitoradas independentemente através de um sistema de aquisição de dados multicanal. Será adotado inicialmente um arranjo anular unidimensional e a dinâmica será estudada sob a influência de acoplamento global negativo.

Publicações científicas (9)
(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)
RAPHAEL NAGAO; MELKE A. NASCIMENTO; HAMILTON VARELA. APARATO ELETROQUÍMICO PARA SISTEMA DE AQUISIÇÃO DE DADOS MULTICANAL COM RESOLUÇÃO ESPAÇO-TEMPORAL. Química Nova, v. 38, n. 1, p. 136-143, Jan. 2015.
NASCIMENTO, MELKE A.; NAGAO, RAPHAEL; EISWIRTH, MARKUS; VARELA, HAMILTON. Coupled slow and fast surface dynamics in an electrocatalytic oscillator: Model and simulations. Journal of Chemical Physics, v. 141, n. 23 DEC 21 2014. Citações Web of Science: 10.
DELMONDE, M. V. F.; NASCIMENTO, M. A.; NAGAO, R.; CANTANE, D. A.; LIMA, F. H. B.; VARELA, H. Production of Volatile Species during the Oscillatory Electro-oxidation of Small Organic Molecules. Journal of Physical Chemistry C, v. 118, n. 31, p. 17699-17709, AUG 7 2014. Citações Web of Science: 14.
SITTA, ELTON; NAGAO, RAPHAEL; VARELA, HAMILTON. The Electro-Oxidation of Ethylene Glycol on Platinum over a Wide pH Range: Oscillations and Temperature Effects. PLoS One, v. 8, n. 9 SEP 18 2013. Citações Web of Science: 10.
NAGAO, RAPHAEL; CANTANE, DANIEL A.; LIMA, FABIO H. B.; VARELA, HAMILTON. Influence of Anion Adsorption on the Parallel Reaction Pathways in the Oscillatory Electro-oxidation of Methanol. Journal of Physical Chemistry C, v. 117, n. 29, p. 15098-15105, JUL 25 2013. Citações Web of Science: 23.
CABRAL, MURILO F.; NAGAO, RAPHAEL; SITTA, ELTON; EISWIRTH, MARKUS; VARELA, HAMILTON. Mechanistic aspects of the linear stabilization of non-stationary electrochemical oscillations. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 15, n. 5, p. 1437-1442, 2013. Citações Web of Science: 20.
NAGAO, RAPHAEL; CANTANE, DANIEL A.; LIMA, FABIO H. B.; VARELA, HAMILTON. The dual pathway in action: decoupling parallel routes for CO2 production during the oscillatory electro-oxidation of methanol. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 14, n. 23, p. 8294-8298, 2012. Citações Web of Science: 31.
SANTOS, ADRIANO L.; NAGAO, RAPHAEL; OLIVEIRA, CRISTIANE P.; DE LIMA, ROBERTO B.; VARELA, HAMILTON. The role of HBF4 in electro-catalysis: Arsenic contamination and anion adsorption. JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY, v. 660, n. 1, p. 147-152, SEP 1 2011. Citações Web of Science: 5.
NAGAO, RAPHAEL; SITTA, ELTON; VARELA, HAMILTON. Stabilizing Nonstationary Electrochemical Time Series. Journal of Physical Chemistry C, v. 114, n. 50, p. 22262-22268, DEC 23 2010. Citações Web of Science: 33.
Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
SOUSA, Raphael Nagao de. Elucidação de mecanismos reacionais em regime longe do equilíbrio termodinâmico. 2013. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Química de São Carlos São Carlos.

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