Estudo computacional da viabilidade da zeólita H-ZSM5 na produção de dimetil éter e aromáticos a partir de CO2 e/ou metanol.

• Processo: 23/13760-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2024
• Data de Término da vigência: 29 de fevereiro de 2028
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Ataualpa Albert Carmo Braga
• Beneficiário: Thiago Mineo Mizumoto
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Catálise Cinética química Dióxido de carbono Teoria do funcional da densidade Zeolitas Química computacional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: catálise | cinética química | Co2 | Dft | mecanismo de reações | Zeolitas | Química Computacional

Resumo

Há muito se sabe sobre a aplicabilidade da zeólita ZSM-5 (MFI) na síntese de dimetil éter partindo de metanol e/ou dióxido de carbono, entretanto, o tópico continua sendo de amplo interesse científico-industrial, com publicações em catálise e materiais que investigam as nuances envolvidas neste processo de interesse econômico. Recentemente demonstrou-se, experimentalmente, o emprego de aldeídos aromáticos como potentes promotores de desidratação do metanol a dimetil éter sob catálise da zeólita H-ZSM-5.No presente projeto, propõe-se a investigação do papel da zeólita H-ZSM-5 na desidratação do metanol a dimetil éter através de estudos computacionais que empregam metodologias híbridas como a Our Own N-layered Integrated molecular Orbital and Molecular mechanics (ONIOM), a qual permite a aplicação de múltiplos métodos de diferentes níveis de teoria, simultaneamente, a um mesmo sistema molecular dividido em regiões. Para bem descrever a região de interesse eletrônico, propõe-se a utilização da Teoria do Funcional da Densidade (DFT); para a região de interesse estrutural, a metodologia semi-empírica GFN2-xTB. Juntas, as metodologias formam um estudo computacional QM/QM2 de um cluster, obtido através de dados cristalográficos da zeólita ZSM-5. A metodologia já foi anteriormente utilizada no grupo, com publicação referenciada neste projeto. Assim, busca-se esclarecer possíveis caminhos paralelos que interferem na seletividade do produto desejado, perfil energético e sua etapa determinante e a influência da pressão, óxidos ancorados e disposição de sítios ácidos.