Síntese mediada por estrutura metalorgânica (MOFMS): catalisadores para oxidação de metano em produtos oxigenados

• Processo: 22/06708-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Vigência (Início): 01 de setembro de 2022
• Vigência (Término): 31 de agosto de 2023
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Dalmo Mandelli
• Beneficiário: Luana dos Santos Andrade
• Supervisor: Omar K. Farha
• Instituição Sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Local de pesquisa: Northwestern University, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 21/09775-1 - Novos catalisadores multifuncionais de estruturas metal-orgânicas para oxidação leve de metano a metanol, BP.PD
• Assunto(s): Metano Gás natural Catálise Estruturas metalorgânicas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Metal carbide catalysts | Metal-organic framework-mediated synthesis | Methane | Natural Gas | Oxygenated products | Catálise

Resumo

O metano é o principal componente do gás natural. No entanto, é extremamente inerte, o que limita sua aplicação em sínteses. Hoje, esse composto é empregado principalmente como combustível fóssil ou convertido em olefinas, hidrocarbonetos aromáticos ou compostos oxigenados através de processos que exigem energia. Portanto, a implementação de tecnologias mais verdes para garantir que o metanol seja usado com eficiência será essencial no futuro. Nesse cenário, desenvolver novos catalisadores que possam converter metano em produtos como álcool, aldeídos, cetonas e ácidos carboxílicos é um desafio para a química moderna. Vários materiais têm sido desenvolvidos para este fim, mas ainda apresentam limitações e são caro. Apesar do pequeno número de estudos envolvendo Estruturas Metal-Orgânicas (MOFs) como catalisadores para a oxidação de alcanos leves, espera-se que os MOFs baseados em metais de transição sejam os futuro para essas reações. No entanto, sua baixa estabilidade térmica é um problema. Em vez de MOFs, aqui propomos o uso de carbonetos metálicos, que apresentam a versatilidade estrutural dos MOFs, mas são mais termicamente estável. Vamos realizar síntese mediada por estrutura metal-orgânica (MOFMS) para obter carbonetos metálicos e carbonetos metálicos mistos com resistência química e térmica bem dispersos metais, o que é desejável para um catalisador que será submetido a diferentes condições de temperatura e pressão. Mais especificamente, Cu, Fe e carbonetos de metais mistos serão sintetizados e empregados para catalisar a conversão de metano em produtos oxigenados. Para isso, os MOFs serão sintetizados por métodos solvo térmicos e submetidos a pirólise ou calcinação, para obtenção de nanopartículas em uma matriz de carbono porosa. Os materiais resultantes serão caracterizados e posteriormente testados em um reator de batelada e fluxo para estabelecer o catalisador mais eficiente. (AU)