Síntese e caracterização de novos eletrocatalisadores para a eletroredução de CO2 visando a produção de produtos de valor agregado

• Processo: 24/10952-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Pesquisador responsável: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza
• Beneficiário: Thalita Ferreira da Silva
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 22/12895-1 - Processos avançados para a degradação de poluentes emergentes: materiais catalíticos, sensores eletroanalíticos e divulgação científica, AP.TEM
• Bolsa(s) vinculada(s): 25/13616-7 - Desenvolvimento de interfaces Cu-Au em suporte de carbono poroso para a redução eletroquímica seletiva de CO2., BE.EP.PD
• Assunto(s): Dióxido de carbono Eletrocatálise Eletroquímica Redução de CO2
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dióxido de carbono | Eletrocatalisador | Eletrocatálise | Eletroquímica | Redução de CO2 | Técnicas avançadas de tratamento de águas residuárias

Resumo

A reciclagem do CO2 por meio da redução eletroquímica oferece uma abordagem atraente para acelerar o ciclo do carbono. Neste contexto, o presente projeto tem por objetivo desenvolver eletrocatalisadores inéditos nanoestruturados à base de cobre decorados com Ni e/ou In suportados em matrizes de carbono. Esses materiais serão aplicados na redução eletroquímica de CO2, visando a geração de produtos químicos de valor agregado. Três séries de eletrocatalisadores à base de cobre decorados com Ni e/ou In suportados em matrizes de carbono, sendo elas nanofitas de grafeno (GNR), Printex XE2B (CPXE2B) e Printex L6 (CPL6), serão sintetizados. O desempenho do sistema e mecanismos de reação dos eletrocatalisadores serão analisados e investigados por técnicas eletroquímicas como voltametria cíclica, voltametria de varredura, voltametria hidrodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica. Já as propriedades morfológicas e estruturais serão investigadas por técnicas como Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Espectroscopia Raman, Espectroscopia de Fluorescência de raios-X (FRX), Difração de raios-X em pó (DRX), Método de Brunauer-Emmett-Teller (BET) e Espectroscopia de Fotoelétrons por raios-X (XPS). A redução eletrocatalítica do CO2 será conduzida em um reator eletroquímico convencional e em um reator de fluxo contínuo. As variáveis independentes, como eletrólito, pH e potencial, serão otimizadas. Espera-se que os novos eletrocatalisadores à base de cobre apresentem alta seletividade para produtos específicos, além de boa estabilidade química e mecânica. Adicionalmente, estudos mecanísticos serão realizados para elucidar os mecanismos de formação dos produtos a partir da redução eletrocatalítica do CO2.