Contribuições plasmônicas na co-eletrolise de N2 e CO2

• Processo: 22/04604-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2022
• Situação: Interrompido
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Susana Inés Córdoba de Torresi
• Beneficiário: Leandro Augusto Faustino
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/00675-4 - Arquitetura de materiais para armazenamento de energia eletroquímica e catálise, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/13493-0 - Investigação da eletrosíntese da urea assistida por resonância plasmômica de superfície localizada utilizando gases marcados e experimentos in situ de espectroscopia de absorção de raio-X, BE.EP.PD
• Assunto(s): Eletrocatálise Materiais nanoestruturados Plasmônica Ureia Eletroquímica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Eletrocatálise | Nanomateriais | Plasmônica | ureia | Eletroquimica

Resumo

Na agroindústria, a uréia (NH2CONH2) é de grande importância como fertilizante rico em nitrogênio. A síntese de uréia é convencionalmente operada em alta pressão e alta temperatura pela mistura de CO2 com NH3. A amônia é produzida a partir de gases N2 e H2 de alta pureza em altas temperaturas e pressões através do processo Haber-Bosch. A redução eletrocatalítica de N2 para amônia é uma alternativa atraente que pode potencialmente permitir a síntese de amônia sob condições mais amenas em células de eletrólise de pequena escala, distribuídas e no local, alimentadas por eletricidade renovável gerada. A síntese eletroquímica de amônia só atraiu interesse de pesquisa significativo desde 2015. Os principais desafios na síntese eletroquímica de amônia estão relacionados à baixa atividade e seletividade dos eletrocatalisadores atualmente disponíveis para redução de N2. Portanto, melhorias significativas nos materiais celulares, incluindo eletrocatalisadores e eletrólitos, seriam necessárias para atingir essas metas. Uma abordagem importante foi baseada em eletrocatalisadores com ferro em sua composição, formando sítios ativos de átomo único . Particularmente para o caso de átomos simples de ferro, as eficiências faradaicas obtidas foram próximas a 56,5%. Portanto, este é um aspecto encorajador para enfrentar o desafio relacionado à síntese de uréia via co-eletrólise de CO2 e N2. Este tópico é totalmente novo na literatura e apenas agora foi relatado com uma eficiência faradaica de ca. 9%, e será o alvo final deste projeto.Considerando os tópicos descritos acima, este projeto de pesquisa visa estudar, in situ, a co-eletrólise de CO2 e N2 para formação de uréia. Aqui, propõe-se o uso de nanoestruturas bimetálicas e de óxidos desenvolvidas em nossos laboratórios em conjunto com LIs para investigar este tema tão quente. A decoração das nanoestruturas com materiais plasmônicos também está planejada para investigar o efeito da plasmônica de superfície sobre essas recações.