2D MXenes: síntese e aplicação na produção de hidrogênio verde

• Processo: 23/11787-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2029
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: João Batista Souza Junior
• Beneficiário: Iara de Lacerda Pataca
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Materiais bidimensionais Eletrocatálise Átomos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Eletrocatálise | HER (Evolução de Hidrogênio) | Hrtem | materiais 2D | MXenes | Single-atoms (Átomos dispersos) | Materiais 2D

Resumo

A crise ambiental mundial é resultado de séculos de utilização de combustíveis fosseis como base da matriz energética. Buscando solucionar esse problema, a transição para energias renováveis como: eólica, solar, hídrica etc., tem se tornado uma tendência nos setores público e privado, principalmente por incentivos fiscais de países desenvolvidos. Considerada por muitos um dos protagonistas dessa transição, rotas verdes de produ ção de hidrogênio são cada vez mais foco da comunidade científica, com o processo de fotossíntese artificial (water splitting), para produção de gás H2 e O2, como líder no número de publicações. Buscando tornar essa rota de produção rentável em larga escala, a utilização de catalisadores de platina no cátodo aumenta consideravelmente a eficiência do processo, apresentando resultados superiores quando comparado com outros catalisadores. Entretanto, o alto custo da platina torna sua utilização inviável, dando inicio a uma busca por catalisadores alternativos. O principal objetivo deste projeto é sintetizar e caracterizar diversos MXenes, classe de materiais 2D em alta por sua grande estabilidade, versatilidade e propriedades optoeletrônicas, e utiliza-los como suporte catalítico para diferentes elementos (incluindo platina), que estarão dispersos na forma de single-atoms (SACs) em sua superfície. Esse novo catalisador será aplicado em sistemas eletroquímicos de eletrólise de água, como em PECS (Photoeletrochemical Cell), para testar sua eficiência catalítica no sistema. Serão aplicadas diversas técnicas de caracterização das amostras produzidas, incluindo imagens de HRTEM no microscópio eletrônico Titan Themis da Thermo Scientific, que permite a visualização direta dos SACs. (AU)