Efeito de aminas na eletrocatálise de reação de redução de CO2 utilizando compostos de coordenação

• Processo: 24/00144-7
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2025
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: André Luiz Barboza Formiga
• Beneficiário: Maurício Portiolli Franco
• Supervisor: Ainara Nova
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Oslo (UiO), Noruega
• Vinculado à bolsa: 22/04724-2 - Design racional de ligantes para conversão de CO2 por compostos de coordenação, BP.PD
• Assunto(s): Teoria do funcional da densidade Metanol Redução de CO2 Rutênio
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dft | metanol | Redução de CO2 | rutênio | Inorgânica Computacional e Catálise

Resumo

As significativas emissões de dióxido de carbono em diversas atividades humanas, desde rotinas diárias até produção de energia e processos industriais, representam um sério problema ambiental, uma vez que esse é o gás de efeito estufa mais comum. A transformação do CO2 em matéria-prima industrial, como CO, formiato ou metanol, é uma solução para recuperar um gás de efeito estufa da atmosfera. No entanto, o desafio reside no fato de que transformar o CO2 em outros produtos não é tão simples. Sua estrutura linear triatômica é altamente estável, tornando o processo de redução para outras espécies difícil, com um potencial necessário para a redução de um elétron sendo -1,9 V em relação ao Eletrodo Padrão de Hidrogênio (NHE). Uma solução é utilizar eletrocatalisadores que demandam menos energia para reduzir o CO2 e aumentar a cinética da reação.Um centro metálico amplamente utilizado na reação de redução do CO2 é o rutênio em conjunto com ligantes polipiridínicos como bipiridina e terpiridina. Esse tipo de complexo que têm sido empregados com êxito como um padrão em eletrocatalisadores para garantir baixo sobrepotencial e alta seletividade para a redução do CO2 em vez da reação de evolução de hidrogênio.Recentemente, o uso de aminas como aditivos ou incorporadas em eletrocatalisadores, como proton shuttle ou um agente de captura de CO2, tem chamado a atenção devido à facilitação da formação de produtos orgânicos hidrogenados em vez de CO. O uso de um complexo de manganês com ligantes bipyridina modificados com aminas terciárias aumentou a seletividade da redução de CO2 para ácido fórmico em vez de CO ou H2. Outros grupos também investigaram o uso de aminas como aditivos em eletrocatalisadores baseados em rutênio, mostrando a formação de produtos com átomos de carbono mais hidrogenados, como formiato e metanol, dependendo do ligante e do aditivo de amina.Para avançar em nossos objetivos de empregar eletrocatalisadores baseados em rutênio na redução de CO2, passando de CO para moléculas mais hidrogenadas, planejamos um estágio na Universidade de Oslo com a Dra. Ainara Nova para projetar novos ligantes acoplando ligantes polipiridínicos redox-ativos com amina ,a fim de atuar como um agente de captura de CO2 ou próton shuttle para aprimorar a seletividade em relação às ligações C-H