Design racional de ligantes para conversão de CO2 por compostos de coordenação

• Processo: 22/04724-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2022
• Situação: Interrompido
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: André Luiz Barboza Formiga
• Beneficiário: Maurício Portiolli Franco
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Empresa: 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): 24/00144-7 - Efeito de aminas na eletrocatálise de reação de redução de CO2 utilizando compostos de coordenação, BE.EP.PD
• Assunto(s): Química teórica Eletrocatálise Catálise Compostos de coordenação Impactos ambientais Dióxido de carbono Rutênio Cobalto Teoria do funcional da densidade
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: CO2 reduction | electrocatalysis | ligand design | Molecular Modeling | Reaction mechanism | Eletrocatálise e catálise com compostos de coordenação

Resumo

O projeto pretende contribuir para pesquisas que visam diminuir o impacto ambiental causado peloa cúmulo de CO2 na atmosfera através do estudos da reação de redução de dióxido de carbono. Serão usados métodos de química teórica para estudar diferentes caminhos reacionais que possam explicar a reatividade de compostos de coordenação de rutênio e cobalto capazes de atuar como catalisadores ou eletrocatalisadores em reações de redução de dióxido de carbono, produzindo monóxido de carbono, formiato ou carbonato. Serão estudadas também rotas competitivas que possam produzir hidrogênio. A estratégia escolhida se baseia no conceito do design de ligantes em que as estruturas geométrica e eletrônica de diferentes compostos N-heterocíclicos será investigada em detalhe para elucidar a relação estrutura-reatividade dos compostos de coordenação heterolépticos com eles formados. Especial atenção será dada para os ligantes desenvolvidos pelo grupo ao longo dos últimos anos cujas estruturas correspondem a ligantes bi- e tridentados contendo grupos análogos ao imidazol. O parâmetro experimental que será o alvo das simulações será o turnover frequency (TOF) que poderá ser obtido a partir do modelo de span de energia pelos cálculos usando a Teoria do Funcional da Densidade (DFT) ou teorias baseadas na função de onda (WFT), sempre com a simulação do efeito solvente de forma implícita. Serão usadas buscas automatizadas com o intuito de explorar diferentes estruturas possíveis. Durante os estudos teóricos, outros parâmetros experimentais também serão simulados como potencial de redução, pKa, labilidade, dentre outros, ampliando o conjunto de informações teóricas que podem ser usadas para prever e explicar a reatividade dos compostos estudados. (AU)