Fotocatalisadores com Single-Atoms Suportados em Nitretos de Carbono para Reações de Transferência de Hidrogênio

• Processo: 23/13283-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Ivo Freitas Teixeira
• Beneficiário: Pietra Flores Rainho Martins
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 20/14741-6 - Nitretos de carbono grafítico como plataformas para single-atom fotocatálise: usando princípios de design para melhores desempenhos, AP.JP
• Assunto(s): Catálise heterogênea Energia Nitreto de carbono Fotocatálise
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: catálise heterogênea | energia | Nitretos de Carbono | Single-Atom Catalysis | transferência de hidrogenio | Fotocatálise

Resumo

A energia demandada em processos industriais, como em reações de hidrogenação em moléculas orgânicas insaturadas, representa um grande desafio a ser superado, desafio que cresce exponencialmente com a modernização e refinamento das indústrias. Esta problemática redireciona a atenção de diversos pesquisadores à maior fonte de energia renovável disponível, porém subutilizada: o sol. Para tornar a conversão de energia solar em energia química em um processo viável e eficiente, se faz necessário um catalisador capaz de atuar no espectro visível da luz, como os nitretos de carbono cristalinos, na forma de poli (heptazina imidas). Estes são semicondutores de síntese simples e eficiente, capazes de se coordenar com single atoms de metais catalíticos, ideais para reações de semihidrogenação, além de outras reações de redução através de um processo conhecido como transferência de hidrogênio, uma abordagem refinada nas hidrogenações que elimina a necessidade e uso de H2 molecular.Neste projeto, visa-se a síntese de fotocatalisadores híbridos, estabilizando single atoms de Platina, Paládio e Níquel em nitretos de carbono cristalinos, i.e. poli (heptazina imidas) (PHI), obtendo assim um material com o potencial necessário para hidrogenar moléculas orgânicas insaturadas. Este material será aplicado em reações de transferência de hidrogênio, visando utilizar de prótons oriundos da água e outras fontes verdes, eliminando a necessidade de hidrogênio gasoso, processo desafiador devido à alta estabilidade termodinâmica da água. Planejamos otimizar as condições reacionais na hidrogenação de ligações C=C, e redução de grupos nitro, obtendo uma rota alternativa, sustentável e econômica para processos químicos de extrema importância industrial.