Estudo ab initio da atividade catalítica de dicalcogenetos de tungstênio bidimensionais na redução de CO2

• Processo: 18/17462-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2018
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2020
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Juarez Lopes Ferreira da Silva
• Beneficiário: Henrique Alves Bacco Fonseca
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Empresa: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Química de São Carlos (IQSC)
• Vinculado ao auxílio: 17/11631-2 - CINE: desenvolvimento computacional de materiais utilizando simulações atomísticas, meso-escala, multi-física e inteligência artificial para aplicações energéticas, AP.PCPE
• Assunto(s): Química quântica Materiais bidimensionais Dicalcogenetos de metais de transição Eletrocatálise Campo elétrico Análise morfológica Teoria do funcional da densidade
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Materiais bidimensionais | Química Quântica | Redução de CO2 | teoria do funcional da densidade | Química Quântica

Resumo

As reações envolvendo CO2 para a obtenção de combustíveis e produtos químicos utilizando eletrocatálise mostra-se como uma estratégia promissora na solução de longo prazo para os problemas da matriz energética baseada em petróleo e consequentemente o aquecimento global. Estas reações possuem barreiras de ativação elevadas, exigindo o emprego de processos catalíticos para sua ocorrência. Os catalizadores mais utilizados são os de metais nobres, os quais, além do alto valor de operação, apresentam dificuldades de aplicação como envenenamento, baixo rendimento, lixiviação, etc. Neste contexto, materiais bidimensionais, em específico dicalcogenetos de metais de transição (DMTs), surgem como bons candidatos ao trabalho em sistemas catalíticos para eletro-conversão de CO2. Sistemas 2D formados pro DMTs possuem átomos de superfície abundantes e de baixa coordenação, muito úteis em processos que envolvem rápida transferência de carga interfacial e fácil catálise eletroquímica. As propriedades destes materiais podem ser ajustadas por variações em sua espessura, por modificação com hétero-átomos, ou por estímulos externos como campo elétrico, tensão e iluminação, fornecendo novas rotas para a engenharia de materiais e para eletrocatálise de CO2. Objetiva-se neste projeto compreender algumas propriedades em DMTs de tungstênio em escala atomística, através dos seguintes tópicos: Estudo da evolução das propriedades morfológicas, eletrônicas e catalíticas para materiais formados por dicalcogenetos de tungstênio, na escala de nano-flocos e nano-camadas; Estudo dos efeitos da dopagem em DMTs de tungstênio a partir da adição de átomos metálicos do tipo: Fe; Co; Ni; e, Cu; Busca de descritores moleculares para a atividade catalítica de DMTs e DMTs dopados com metais de transição aplicados na redução de CO2.

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)

FONSECA, HENRIQUE A. B.; VERGA, LUCAS G.; DA SILVA, JUAREZ L. F.. Ab Initio Study of CO2 Activation on Pristine and Fe-Decorated WS2 Nanoflakes. Journal of Physical Chemistry A, v. 125, n. 36, p. 7769-7777, SEP 16 2021. (19/05561-7, 18/17462-0, 18/21401-7, 17/11631-2)