Estudo teórico do espectro eletrônico de polioxometalatos: avaliação e otimização de suas propriedades fotocatalíticas

• Processo: 24/07905-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de outubro 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: Roberto Luiz Andrade Haiduke
• Beneficiário: Eduardo Orlando Bartaquim
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: funcionais QTP | polioxometalatos | tddft | UV-Vis | Quântica

Resumo

Os polioxometalatos (POMs) constituem uma classe de materiais de ampla variedade estrutural e propriedades singulares, podendo atuar tanto como ácido de Lewis quanto como base de Lewis. Devido a isso, POMs têm aplicações como eletro e fotocatálise, incluindo na redução do CO2 e degradação de poluentes orgânicos. No entanto, os POMs atualmente disponíveis costumam absorver majoritariamente na faixa do ultravioleta, representando apenas 5 % da energia solar. Assim, há um forte interesse no desenvolvimento de POMs capazes de absorver de forma eficaz na região visível do espectro solar. Neste cenário, a teoria do funcional da densidade dependente do tempo (TD-DFT) pode ser útil. A TD-DFT é uma abordagem de modelagem computacional empregada para descrever, entre outras características, o espectro de transição eletrônica de sistemas quânticos. Contudo, devido à necessidade de aproximar o termo de troca e correlação (XC), a TD-DFT apresenta certas limitações, como a representação inadequada de processos com transferência de carga e estados excitados de Rydberg. Uma forma de lidar com esse desafio é adotar os funcionais híbridos com correções de longo alcance (RSH), especialmente os funcionais QTP. Embora sejam materiais promissores, há poucos estudos na literatura sobre a descrição da estrutura eletrônica dos polioxometalatos. Sendo assim, o objetivo deste estudo é descrever a estrutura eletrônica de polioxometalatos em geral, como, polioxoniobatos, polioxovanadatos, polioxomolibdatos, polioxotantalatos e polioxotungstatos, dentre outros. Mais além, este estudo pretende testar o efeito da mudança do heteroátomo e o efeito de dopantes na estrutura eletrônica dos POMs. Neste caso, o uso dos funcionais QTP será um importante diferencial deste trabalho.