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Mapa de energia livre de adsorção de gases em redes metalorgânicas (MOFs) e outras nanoestruturas complexas

Processo: 17/18512-9
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
Vigência (Início): 01 de fevereiro de 2018
Vigência (Término): 31 de janeiro de 2020
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Munir Salomao Skaf
Beneficiário:Cristina Gavazzoni
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:13/08293-7 - CECC - Centro de Engenharia e Ciências Computacionais, AP.CEPID
Assunto(s):Estrutura metal-orgânica

Resumo

Redes metalorgânicas (MOFs), materiais de carbono nanoestruturados e outros materiais porosos desempenham um importante papel científico e tecnológico em áreas estratégicas tais como produção de energia renovável e sustentável, química verde e áreas relacionadas. MOFs e outros materiais complexos nanoestruturados são matrizes fundamentais para a captura e apreensão de carbono, separação de gases pós-combustão, armazenamento de hidrogênio e catálise (i.e. síntese de compostos orgânicos mais pesados a partir de CH4 e/ou CO2). A adsorção de gases leves por esses materiais de grande área superficial é um fenômeno fundamental que serve de base para promissoras aplicações tecnológicas desses materiais citadas acima. Nesse projeto, propomos investigar a distribuição da densidade de energia livre para a adsorção de gases leves (i.e. CO2, CH4, H2, O2) em materiais porosos complexos nanoestruturados ( MOFs, nanoestruturas de carbono e outros) utilizando métodos computacionais avançados adequados para problemas moleculares de larga escala. Propomos o uso da teoria molecular de solvatação conhecida como 3-dimensional reference interaction site model (3D-RISM) combinada com outras técnicas de simulação molecular para criar mapas detalhados para a afinidade de ligação local (mapa de energia livre de adsorção) para diferentes gases de interesse ao redor dos sítios atomísticos do material nanoestruturado (hospedeiro) sob diferentes condições termodinâmicas de temperatura e pressão. Estudos prévios nessa área foram realizados em nosso grupo, em colaboração com o grupo de Tom Woo na Universidade de Ottawa (Canadá), utilizando técnicas convencionais de modelagem tais como simulações de Monte Carlo Grand Canônico com nanoestruturas de carbono como hospedeiros (APESP/CEPID 2013/08293-7 e FAPESP/CALDO 2013/20381-10). Aqui pretendemos estender a variedade de materiais porosos para incluir MOFs, investigar diferentes tipos de gases (especialmente gases do efeito estufa) e, mais importante, adotar uma nova abordagem para o problema de adsorção de gás em nano hospedeiros baseado no método 3D-RISM.

Publicações científicas
(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)
KOHLER, MATEUS H.; GAVAZZONI, CRISTINA. Water Freezing in MoS2 Nanotubes. Journal of Physical Chemistry C, v. 123, n. 22, p. 13968-13975, JUN 6 2019. Citações Web of Science: 0.

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