Projetando eletrocatalisadores: efeito da água nas propriedades fundamentais e catalíticas de materiais à base de Mo modificados com metais de transição

• Processo: 22/13658-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 05 de março de 2023
• Data de Término da vigência: 04 de março de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Edson Antonio Ticianelli
• Beneficiário: Andrii Koverga
• Supervisor: Axel Gross
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Ulm University, Alemanha
• Vinculado à bolsa: 20/11947-2 - Projetando electrocatalisadores: dos primeiros princípios às aplicações eficientes na geração de energia limpa, BP.PD
• Assunto(s): Teoria do funcional da densidade Catálise Eletrocatálise Metais de transição
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Aimd | Dft | Doping | Electrolyte-electrode interface | Her | Mo-based materials | Catálise/Electrocatálise

Resumo

Muitas reações industrialmente significativas hoje em dia requerem um catalisador para ser economicamente viáveis. Portanto, o projeto de materiais ativos, estáveis e acessíveis está entre as áreas mais importantes da ciência química. Uma possível abordagem para o ajuste fino das propriedades dos catalisadores é sua modificação com elementos estranhos, decorando com eles a superfície de um material ativo ou inserindo-os na rede cristalina do catalisador. Este projeto visa fornecer uma base sistemática para projetar novos eletrocatalisadores econômicos para a reação de evolução do hidrogênio (HER) - um dos principais processos na conversão e armazenamento de energia verde. O efeito da modificação de materiais à base de Mo com outro metal de transição (TM) na atividade de HER dos sistemas resultantes juntamente com o efeito da presença de água na superfície será explorado, usando a Teoria do Funcional da Densidade e dinâmica molecular ab initio. A estabilidade dos materiais será avaliada e a interface superfície-eletrólito será investigada. Os principais tópicos de estudo a serem abordados aqui são: (1) identificar as mudanças nas propriedades eletrônicas do material de origem, ou seja, Mo2C e MoSe2, e do metal modificador após sua interação; (2) investigar a estrutura da interface superfície-eletrólito e a rigidez da rede hídrica próxima à superfície em função do TM modificador; (3) estimar a partir de uma abordagem teórica o efeito do TM modificador na atividade de HER de materiais à base de Mo e comparar os efeitos da dopagem e da decoração da superfície; (4) estimar o efeito da presença de água na atividade de HER e estabilidade de materiais à base de Mo modificados por TM e identificar possíveis candidatos a catalisadores adequados para HER para avaliação experimental adicional. (AU)