Catalisadores pH-Universais Baseados em Nanoestruturas 2D e Heteroestruturas de van der Waals para Reações de Evolução de Hidrogênio

• Processo: 24/11376-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de novembro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2028
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Pedro Alves da Silva Autreto
• Beneficiário: Caique Campos de Oliveira
• Instituição Sede: Centro de Ciências Naturais e Humanas (CCNH). Universidade Federal do ABC (UFABC). Ministério da Educação (Brasil). Santo André , SP, Brasil
• Assunto(s): Teoria do funcional da densidade Materiais nanoestruturados
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Dft | Her | Heteroestruturas de van der Waals | Hidrogênio verde | nanoestruturas | quantum espresso | Estrutura Eletrônica e Dinâmica Molecular Atomística

Resumo

A produção de hidrogênio verde via eletrólise da água, através das reações de evolução de hidrogênio (HER), é um avanço significativo para a descarbonização dos setores energéticos. É bem estabelecido na literatura que a eficiência dos catalisadores para HER em meio alcalino é geralmente duas a três ordens de magnitude menor em comparação com o meio ácido. Embora esta diferença seja frequentemente atribuída à etapa adicional de dissociação da água em pH alcalino, os mecanismos e descritores de atividade catalítica para HER alcalina ainda precisam ser melhor compreendidos. Atualmente, o desenvolvimento de catalisadores para HER em meio alcalino segue uma abordagem de tentativa e erro. A maioria dos estudos computacionais foca na HER em meio ácido, onde os descritores de atividade baseados no modelo termodinâmico do eletrodo de hidrogênio computacional (CHE) estão bem estabelecidos. Metodologias mais avançadas que consideram explicitamente o pH nos cálculos, como o método de referência dupla, podem esclarecer como essas variáveis influenciam a estabilização das espécies intermediárias de reação, fornecendo informações valiosas sobre processos eletroquímicos em uma ampla faixa de pH. Este projeto propõe a utilização desta metodologia para investigar nanoestruturas baseadas em carbono, TMDs e heteroestruturas de van der Waals (hvdW) como catalisadores para HER. O objetivo é explorar hvdW compostas por materiais de carbono e TMDs, aplicando o método de referência dupla para investigar os efeitos do pH na atividade catalítica dessas nanoestruturas de forma explícita. Tal abordagem pode contribuir para a elucidação de mecanismos da reação bem como para a descoberta de novos descritores generalizados para HER alcalina.

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

RAJEEV, KARTHIK; IPAVES, BRUNO; DE OLIVEIRA, CAIQUE CAMPOS; RAMAN, SREERAM PUNATHIL; KAR, SWASTIK; GALVAO, DOUGLAS; AUTRETO, PEDRO ALVES DA SILVA; TIWARY, CHANDRA SEKHAR. Enhanced Non-Invasive Radio Frequency Heating Using 2D Pyrite (Pyritene). SMALL METHODS, v. N/A, p. 13-pg., 2025-02-05. (13/08293-7, 24/11016-0, 24/11376-6)

GOSWAMI, SASWATA; DE OLIVEIRA, CAIQUE CAMPOS; IPAVES, BRUNO; MAHAPATRA, PREETI LATA; PAL, VARINDER; SARKAR, SUMAN; AUTRETO, PEDRO A. S.; RAY, SAMIT K.; TIWARY, CHANDRA SEKHAR. Exceptionally High Nonlinear Optical Response in Two-dimensional Type II Dirac Semimetal Nickel Di-Telluride (NiTe₂). LASER & PHOTONICS REVIEWS, v. N/A, p. 16-pg., 2025-03-10. (24/11376-6)