Estudos fundamentais na área de eletroquímica no nível de nanopartículas individuais usando técnicas baseadas em luz síncrotron

• Processo: 21/02678-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Vigência (Início): 01 de agosto de 2021
• Situação: Interrompido
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Pablo Sebastián Fernández
• Beneficiário: Rafael Alcides Vicente
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Empresa Sede: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Química (IQ)
• Vinculado ao auxílio: 17/11986-5 - Geração e Armazenamento de Novas Energias: trazendo desenvolvimento tecnológico para o país, AP.PCPE
• Bolsa(s) vinculada(s): 23/14901-1 - Acoplando a atividade eletrocatalítica com caracterizações estruturais obtidas por técnicas baseadas em raios X usando Microscopia Eletroquímica de Varredura., BE.EP.DR
• Assunto(s): Eletroquímica Radiação síncrotron Nanopartículas Espectroscopia por absorção de raios X Imageamento
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bcdi | Exafs | Nanopartículas | síncrotron | Xanes | Xas | Eletroquímica

Resumo

A eletroquímica é uma área de grande impacto, que afeta diversos segmentos da Economia, Ciência e Tecnologia. A eletrocatálise é particularmente relevante devido à sua presença em aplicações industriais, ambientais, armazenamento e produção de energia. Nesse contexto, os nanomateriais representam uma classe importante de materiais de eletrodos empregados na eletrocatálise. Assim, o desenvolvimento de diversos sistemas eletrocatalíticos importantes depende do entendimento dos mecanismos de reações catalisadas por nanopartículas. A resposta eletrocatalítica medida com um eletrodo feito de nanopartículas é consequência dos sinais vindos das diversas partículas que compõem o eletrodo. Uma vez que o desempenho eletroquímico depende da composição e morfologia das partículas, e um eletrodo real contém partículas com uma variedade de composições e morfologia, é difícil conectar esses parâmetros com o desempenho usando técnicas convencionais. Assim, propomos desenvolver instrumentação para realizar medições eletroquímicas in situ de nanopartículas únicas, explorando o novo síncrotron de quarta geração (Sirius) e, em seguida, usar essas ferramentas para revisitar alguns sistemas "bem conhecidos" anteriormente estudados da forma convencional, ou seja, não investigados no nível de nanopartícula única. O estado de oxidação e a estrutura local serão determinados por medidas de absorção de raios-X. Além disso, BCDI (imageamento por difração coerente de Bragg) será utilizada para obter imagens de alterações na morfologia das nanopartículas e observação do mapa de deformações (em 3D), parâmetro que pode influenciar fortemente o comportamento eletrocatalítico dos materiais. Iremos preparar nanopartículas de Pt, Pd e Au com forma controlada e seguir os parâmetros mencionados durante: I) o ciclo eletroquímico (estudo de estabilidade); II) a adsorção e eletrooxidação de CO; III) a adsorção e absorção (em Pd) de hidrogênio e VI) a deposição de Cu e Pb nos metais nobres. Vale ressaltar que este complexo conjunto de técnicas de síncrotron e a instrumentação específica a ser desenvolvida estarão disponíveis na linha de luz Carnaúba para qualquer estudo na área de eletroquímica para futuros usuários externos. Assim, as conquistas deste projeto contribuirão para a grande comunidade de futuros usuários desta linha de luz. (AU)