Ativação de metano sobre nanoclusters de óxido de zircônio

• Processo: 20/05337-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2020
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2022
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Juarez Lopes Ferreira da Silva
• Beneficiário: Isabelle Leão Gomes
• 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 computacional Produtos químicos Zircônia Metano Metanol Propriedades elétricas Métodos ab initio Nanoclusters
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Metano | nanoclusters | óxido de zircônio | teoria do funcional da densidade | Química Computacional

Resumo

O avanço da indústria e o aumento do consumo de energia tem impulsionado a busca por novos materiais e fontes energéticas, que vem aumentando conforme o passar dos anos, começando com a combustão de madeira e carvão e posteriormente com o uso do petróleo e seus associados para a produção de energia elétrica. Entre esses associados, o Gás Natural é um dos mais utilizados, pois é um gás extremamente versátil industrialmente que possui cerca de 90 da sua composição composta de metano (CH4). Essa pequena molécula, o menor hidrocarboneto de cadeia simples, é um dos principais agravantes do Efeito Estufa, por isso, a conversão de metano em outros produtos químicos de maior valor agregado não só satisfaria as necessidades do mundo industrial, como também seria uma alternativa menos danosa ao meio ambiente. O metanol é uma das melhores commodities a ser produzida pela conversão de metano, devido ao seu uso como matéria-prima em áreas industriais. Contudo, essa conversão não é tão simples devido a algumas características da molécula de CH4, como: simetria tetraédrica, pKa alto, e uma alta energia de dissociação para a ligação C-H (439 kJ/mol). Por isso, a busca por novos materiais como catalisadores para facilitar essa conversão vem sendo feita com grande destaque. Assim, o óxido de zircônio (ZrO2) n é um material com grande potencial para essa reação, em razão de suas propriedades elétricas e catalíticas. Neste contexto, este presente trabalho propõe uma investigação ab initio para elucidar a ativação e conversão de metano em metanol utilizando nanoclusters de óxido de zircônio (ZrO2)n como catalisador, mais precisamente o (ZrO2)10. (AU)