Investigação teórica de clusters de metais de transição com suporte em materiais 2D como candidatos a catalisadores para a redução de CO2

• Processo: 21/05728-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2022
• Data de Término da vigência: 31 de outubro de 2024
• 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): Teoria do funcional da densidade Materiais bidimensionais Metais de transição Catalisadores Dióxido de carbono
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Clusters de MT | Dft | materiais 2D | Redução do CO2 | Suportados | Teórica, Computacional

Resumo

O aumento da concentração de CO2 na atmosfera, devido principalmente às atividades antrópicas, têm causado muitos problemas em escala global. Uma forma de amenizar esse problema é retirar o CO2 da atmosfera e transformá-lo, por meio da eletroredução, em produtos de valor agregado. Devido à alta estabilidade da molécula é necessário escolher catalisadores específicos para a redução do CO2. Estudos experimentais e teóricos têm apontado que clusters de metais de transição e materiais 2D podem ser materiais alternativos atraentes para o projeto de novos catalisadores. Com o uso desses materiais, há também um interesse crescente em catalisadores de um único átomo (SACs), onde apenas um átomo interage diretamente com o substrato, diminuindo a quantidade de material necessário para produzir os catalisadores. Apesar disso, ainda há a necessidade de maiores investigações relacionadas à atividade catalítica desses materiais para controlar sua seletividade para produtos de interesse. Portanto, este trabalho tem como objetivo realizar investigações teóricas, utilizando DFT, a respeito da estabilidade, ligação e reatividade dos clusters de metais de transição suportados em materiais 2D. Além disso, também pretendemos estudar como o tamanho e a composição dos clusters podem ser usados para melhorar o desempenho como catalisadores para a redução do CO2. Por fim, pretendemos também compreender os possíveis mecanismos de reação frente a diferentes produtos para propor estratégias de controle do produto final a partir de determinadas composições e tamanhos de catalisadores. (AU)

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)

KHALID, MOHMMAD; FONSECA, HENRIQUE A. B.; VERGA, LUCAS G.; HATSHAN, MOHAMMAD RAFE; DA SILVA, JUAREZ L. F.; VARELA, HAMILTON; SHAHGALDI, SAMANEH. Facile synthesis of Ru nanoclusters embedded in carbonaceous shells for hydrogen evolution reaction in alkaline and acidic media. JOURNAL OF ELECTROANALYTICAL CHEMISTRY, v. 929, p. 10-pg., 2023-01-04. (18/21401-7, 17/11631-2, 19/05561-7, 21/07129-5, 21/05728-9)