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

• Processo: 17/18512-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2018
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2019
• Área de 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
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: captura e sequestramento de carbono | modelagem molecular em larga escala | MOFs | perfil de energia livre de adsorção | 3D-Rism | Biofísico-química; química teórica

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. (17/18512-9, 13/08293-7)

GAVAZZONI, CRISTINA; SKAF, MUNIR S.. Adsorption of CO(2)and CH(4)in MIL-47 investigated by the 3D-RISM molecular theory of solvation. Physical Chemistry Chemical Physics, v. 22, n. 23, p. 13240-13247, JUN 21 2020. (17/18512-9, 13/08293-7)