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Preparação e aplicação de materiais eletródicos nanoestruturados em Eletro/fotoeletrocatálise sob regime de fluxo contínuo: uma nova abordagem para síntese e funcionalização de sistemas heterocíclicos

Processo: 16/10513-3
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de setembro de 2016
Vigência (Término): 31 de agosto de 2018
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Orgânica
Pesquisador responsável:Márcio Weber Paixão
Beneficiário:Francisco Willian de Souza Lucas
Instituição-sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Eletrocatálise   Fotoeletrocatálise   Química verde   Hematita

Resumo

Impulsionado por fatores econômicos e ambientais, esse projeto tem como diretriz o crescente interesse da indústria de química fina por processos eficientes e mais sustentáveis. O conceito de química verde surge para atender essa demanda e, neste contexto, a eletrossíntese vem ganhando posição de destaque. Esse método possui algumas vantagens, quando comparados aos sistemas tradicionais - possivelmente, o maior deles seja a substituição de reagentes oxidantes e redutores (na sua grande maioria apresentam alta toxicidade, difícil transporte e armazenamento, bem como, geram elevada quantidade de rejeitos) pelo uso de uma corrente de elétrons. Além disso, essa metodologia alternativa de síntese permite a geração in situ de reagentes instáveis, por trabalhar em condições brandas e controlar precisamente o potencial de oxidação/redução, possibilitando, assim, o desenvolvimento de processos altamente seletivos.Nos últimos anos, a aplicação da tecnologia de fluxo contínuo em síntese orgânica vem despertando atenção da comunidade acadêmica; mais precisamente, pela possibilidade do emprego de reagentes e condições perigosas, difíceis de serem realizadas em batelada, e pela facilidade no escalonamento dos processos de automação.Adicionalmente, a associação entre fluxo contínuo e eletrossíntese, até então pouco reportada na literatura, já possui grande destaque, em termos de sustentabilidade (pois não há necessidade de utilização de eletrólito de suporte) e seletividade (redução e oxidação excedentes podem ser evitadas). Assim, esse projeto tem como objetivo desenvolver processos eletro- e fotoeletrocatalíticos em batelada, ou em regime de microfluxo contínuo para reações de trifluorometilação de sistemas aromáticos ricos em elétrons, empregando o conceito de funcionalização via ativação C-H em estágio avançado. Em um segundo momento, pretendemos realizar a síntese esterosseletiva de sistemas nitrogenados, através da combinação de uma oxidação eletroquímica e uma reação organocatalisada. Além das transformações mencionadas, essa proposta apresenta outras perspectivas, em especial, na geração de espécies radicalares através da eletrooxidação de compostos carboxílicos, com posterior trapeamento, visando à síntese de sistemas heterocíclicos. Para estes fins, materiais eletródicos nanoestruturados deverão ser devidamente sintetizados e caracterizados para a confecção dos eletrodos. É relevante ressaltar que a associação da eletrossíntese orgânica com sistemas em microfluxo contínuo, catálise eletro/fotoeletroquímica e síntese assimétrica são bastante inovadoras no cenário mundial e nacional, o que incentiva ainda mais a implementação de um grupo de pesquisa multidisciplinar com essa temática.

Publicações científicas (6)
(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)
LUCAS, FRANCISCO W. S.; MASCARO, LUCIA H. Electrochemical Deposition of the Single Phase TlxCu3-xSe2 Thin Films. Journal of the Brazilian Chemical Society, v. 29, n. 12, p. 2449-2456, DEC 2018. Citações Web of Science: 0.
DE SOUZA LUCAS, FRANCISCO WILLIAN; ZAKUTAYEV, ANDRIY. Research Update: Emerging chalcostibite absorbers for thin-film solar cells. APL Materials, v. 6, n. 8 AUG 2018. Citações Web of Science: 8.
COSTA, MAGNO BARCELOS; DE SOUZA LUCAS, FRANCISCO WILLIAN; MASCARO, LUCIA HELENA. Electrodeposition of Fe-doped Sb2Se3 thin films for photoelectrochemical applications and study of the doping effects on their properties. Journal of Solid State Electrochemistry, v. 22, n. 5, SI, p. 1557-1562, MAY 2018. Citações Web of Science: 4.
FRANCISCO W. S. LUCAS; LUCIA H. MASCARO. Electrochemical Deposition of the Single Phase Tlx Cu3 - x Se2 Thin Films. Journal of the Brazilian Chemical Society, v. 29, n. 12, p. -, Dez. 2018.
DE SOUZA LUCAS, FRANCISCO WILLIAN; PENG, HAOWEI; JOHNSTON, STEVE; DIPPO, PATRICIA C.; LANY, STEPHAN; MASCARO, LUCIA H.; ZAKUTAYEV, ANDRIY. Characterization of defects in copper antimony disulfide. JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY A, v. 5, n. 41, p. 21986-21993, NOV 7 2017. Citações Web of Science: 10.
COSTA, MAGNO BARCELOS; DE SOUZA LUCAS, FRANCISCO WILLIAN; MASCARO, LUCIA HELENA. Thermal Treatment Effects on Electrodeposited Sb2Se3 Photovoltaic Thin Films. CHEMELECTROCHEM, v. 4, n. 10, p. 2507-2514, OCT 2017. Citações Web of Science: 7.

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