Funcionalização de Eletrocatalisadores de Au com Ditiocarbamatos Derivados do Imidazol: Explorando a Junção Molecular como Estratégia para a Eletro-redução de Dióxido de Carbono.

• Processo: 18/10415-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2018
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2023
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Fabio Henrique Barros de Lima
• Beneficiário: Maykon Lima Souza
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 19/22183-6 - Electrocatálise VI: aspectos fundamentais e aplicados em problemas emergentes e clássicos em conversão eletroquímica de energia, AP.TEM
• Assunto(s): Dióxido de carbono Eletroquímica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dióxido de carbono | Ditiocarbamato | Eletrocatalisadores de Au | Eletro-redução | Eletroquímica

Resumo

A redução eletrocatalítica do dióxido de carbono (CO2) é um dos temas centrais na pesquisa mundial voltada a conversão e estoque de energia. Devido a multidisciplinaridade do problema, essas investigações aplicam conceitos de diferentes ciências. Como exemplo, a funcionalização de superfícies metálicas com moléculas orgânicas é vista como uma eficiente e elegante estratégia na modulação da atividade catalítica de eletrodos metálicos. Neste projeto, é proposto a exploração do controle da eletro-redução do CO2 em meio aquoso através da modificação da superfície de eletrodos de Au com ditiocarbamatos (DTC) contendo imidazol e cadeias alifáticas de carbono. A estratégia é baseada em: 1) Sólidas evidências que DTCs (R2N-CS2-) interagem mais fortemente com superfícies metálicas que tióis (RSH), são termicamente mais estáveis, resistentes em pH ácido e básico, e geram acoplamentos eletrônicos mais fortes; 2) Piridina (pyr) ancorada em ouro foi descrita como capaz de aumentar a seletividade da eletro-redução do CO2 para HCOO- devido às espécies pyr/pyrH+ (pKa ~ 5,2); 3) O cátion imidazólio (ImNH+) presente em polímeros promove a estabilização do radical ânion do dióxido de carbono (CO2*-), favorecendo sua eletro-redução à CO; 4) O uso do imidazol-DTC com cadeias alifáticas de carbono (-CnH2n+1) em diferentes tamanhos fornece um caminho simples para modular o caráter hidrofóbico da junção molecular com a superfície metálica. Tal estratégia pode ser usada para controlar o acesso de íons H+ à superfície metálica e consequentemente a geração de H2 e outros produtos hidrogenados, tal como HCOO-. Os eletrocatalisadores de Au contendo DTCs derivados de metilamina Imidazol-CnH2n+1 (n = 0, 5 e 8) serão sintetizados no laboratório e os cálculos das eficiências faradáica para a formação de CO e de HCOO- serão feitos por meio do acoplamento dos experimentos eletroquímicos com técnicas on-line e in-line de espectrometria de massas e cromatografia gasosa e líquida.

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)

QUEIROZ, ADRIANA C.; SOUZA, MAYKON L.; CAMILO, MARIANA R.; SILVA, WANDERSON O.; CANTANE, DANIEL A.; MESSIAS, IGOR; PINTO, MARIA R.; NAGAO, RAPHAEL; LIMA, FABIO H. B.. Electrochemical Mass Spectrometry: Evolution of the Cell Setup for On-Line Investigation of Products and Screening of Electrocatalysts for Carbon Dioxide Reduction. CHEMELECTROCHEM, v. 9, n. 12, p. 15-pg., 2022-05-23. (20/15230-5, 18/10415-7, 19/22183-6, 09/07629-6, 16/13323-0, 17/11986-5, 16/01817-9, 14/26699-3, 19/08244-2)

SOUZA, MAYKON L.; LIMA, FABIO H. B.. Dibenzyldithiocarbamate-Functionalized Small Gold Nanoparticles as Selective Catalysts for the Electrochemical Reduction of CO2 to CO. ACS CATALYSIS, v. 11, n. 19, p. 12208-12219, OCT 1 2021. (16/13323-0, 19/22183-6, 13/07296-2, 18/10415-7, 13/16930-7)