Complexos de cobre com ligantes insolúveis em água como eletrocatalisadores para redução de dióxido de carbono: caracterização dos sítios ativos

• Processo: 23/11453-8
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 11 de dezembro de 2023
• Data de Término da vigência: 20 de junho de 2024
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Fabio Henrique Barros de Lima
• Beneficiário: Rafael Luiz Romano
• Supervisor: Kotaro Sasaki
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Brookhaven National Laboratory, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 21/03263-9 - Redução eletroquímica de CO2 para produtos C1 e C2 sobre catalisadores formados por complexos de cobre com potencial comportamento dinâmico entre ligante-Cu2 e Cu metálico, BP.DR
• Assunto(s): Eletrocatálise Espectroscopia por absorção de raios X Eletroquímica Complexos de cobre
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: copper complexes | CO2 reduction | dynamic behavior | electrocatalysis | In-situ characterization | X-Ray Absorption Spectroscopy | Físico-Química

Resumo

A redução eletroquímica de dióxido de carbono (CO2R) é um processo promissor que pode tanto contribuir a redução das emissões de CO2 quando ser um método alternativo/sustentável para produzir produtos químicos de maior valor agregado. No entanto, o uso da CO2R em larga escala é dificultado devido aos elevados sobrepotenciais necessários e à baixa seletividade. Neste sentido, esforços têm sido direcionados para o desenvolvimento de eletrocatalisadores mais ativos, seletivos e estáveis. Devido à propriedade única do cobre em promover a redução eletroquímica de CO2 para hidrocarbonetos e álcoois, muitos eletrocatalisadores à base de cobre foram estudados nas últimas décadas. Verificou-se que diversos complexos de cobre passam por processos de reestruturação durante a CO2R, afetando a atividade e a seletividade observadas. Além disso, há evidências importantes quanto à reestruturação reversível desses materiais, o que pode ser interessante para se obter maior estabilidade. Neste contexto, técnicas de caracterização in-situ são extremamente importantes para se investigar a reestruturação dos eletrocatalisadores e para identificar os reais sítios ativos para a CO2R. Neste projeto, o objetivo consiste em caracterizar os sítios ativos de eletrocatalisadores à base de cobre (complexos de cobre) usados para a CO2R por medidas de Espectroscopia de Absorção de Raios-X in-situ e por Microscopia Eletrônica de Transmissão de Alta Resolução ex-situ. Em particular, pretende-se investigar o comportamento dinâmico de complexos de cobre ao identificar e caracterizar os sítios ativos formados in-situ sob diferentes condições eletroquímicas e, então, correlacionar as estruturas obtidas com as propriedades catalíticas observadas. (AU)