Single Atoms Coordenados em Nitretos de Carbono Grafítico para a Conversão Fotocatalítica do Metano

• Processo: 24/16292-5
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 05 de janeiro de 2025
• Data de Término da vigência: 04 de janeiro de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Ivo Freitas Teixeira
• Beneficiário: Marcos Augusto Ribeiro da Silva
• Supervisor: Katherine Villa Gomez
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Institut Català D'Investigació Química, Espanha
• Vinculado à bolsa: 21/13271-9 - Single-atoms coordenados em nitretos de carbono grafítico para conversão fotocatalítica de metano, BP.DR
• Assunto(s): Fotocatálise Catálise
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Carbon nitride | methane oxidation | photocatalysis | Single atoms | Catálise

Resumo

A busca por soluções alternativas para reduzir as emissões de gases de efeito estufa na atmosfera tornou-se um foco central da pesquisa científica contemporânea. O metano (CH4), o hidrocarboneto mais simples, apresenta alta estabilidade e possui um potencial de aquecimento global 25 vezes maior que o do CO2. O metano é comumente encontrado no gás natural, amplamente utilizado para geração de energia e aquecimento doméstico. Existem vastas reservas de gás natural, particularmente na forma de hidratos de metano, na natureza, e a liberação de metano na atmosfera representa um desafio ambiental significativo. Assim, a conversão de moléculas de CH4 em compostos valiosos é crucial para um futuro sustentável. A fotocatálise destaca-se como uma das abordagens mais promissoras para converter metano em produtos valiosos. Esse processo inovador emprega radiação eletromagnética, incluindo luz UV e visível, para impulsionar reações químicas em condições moderadas. Portanto, oferece um caminho suave para a oxidação do metano, o que pode minimizar a formação de CO e CO2 e aumentar a seletividade para compostos oxigenados valiosos, como metanol e etanol. Atualmente, minha pesquisa de doutorado explorou a aplicação de materiais de poli(imida de heptazina) (PHI), um tipo de estrutura de nitreto de carbono, em conjunto com átomos metálicos isolados para uma variedade de reações químicas. Esta investigação revelou uma eficácia notável na oxidação de C-H, abrindo caminho para a ativação do metano. Portanto, o objetivo deste projeto de estágio é conduzir experimentos controlados de oxidação fotocatalítica de CH4 em fase gasosa, utilizando nitretos de carbono altamente cristalinos baseados em estruturas de PHI, em colaboração com a Dra. Katherine Villa no ICIQ.