Estudo computacional da redução eletrocatalítica de CO2 com catalisadores moleculares de cobre e níquel

• Processo: 24/15049-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2024
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2028
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Ataualpa Albert Carmo Braga
• Beneficiário: João Victor Ferreira da Costa
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Teoria do funcional da densidade Eletrocatálise Porfirinas Química computacional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Catálise Organometálica | Dft | Efeito-estufa | Eletrocatálise | porfirinas | Tiolatos | Química Computacional

Resumo

O aumento na emissão de CO2 na atmosfera terrestre tem atingido níveis alarmantes nos últimos anos. Por ser um tema de amplo debate na comunidadecientífica, muitos estudos têm sido feitos visando a mitigação do efeito estufa. Uma das alternativas apresentadas para ajudar a contornar este problema seria a conversão de CO2 em produtos de alto valor agregado e com ampla utilização na indústria qu¿¿mica. Neste contexto, a redução eletrocatalítica de CO2 (CO2RR) surge como solução para o problema ambiental em voga. Em termos experimentais, o design de catalisadores eficientes para tal transformação é essencial, principalmente se for poss¿¿vel obter produtos como eteno ou propeno (C2+), por exemplo. Aliado a isso, o estudo teórico destas transformações pode auxiliar na otimização destes sistemas catalíticos. Em termos teóricos, poucos progressosforam feitos na elucidação de mecanismos para os processos de CO2RR, sendo este, um tema hotspot na área de química computacional. No presente projeto, propõe-se um estudo detalhado do mecanismo de reação para formação de produ-tos do tipo C2 (etileno) e C3 (propeno) com o uso de catalisadores moleculares de cobre (Cu) e níquel (Ni) na CO2RR. Durante a execução do projeto, inicialmente, busca-se validar os modelos existentes e racionalizar os resultados obtidos com dados experimentais. Espera-se que, após o estabelecimento de modelos teóricos robustos, sejamos capazes de sugerir alterações nos catalisadores estudados, levando a rotas mais eficientes e seletivas do que as exploradas até então. Ao final dos estudos, objetiva-se estabelecer novos protocolos que possam produzir produtos inéditos utilizando esses catalisadores. Ao se ter um melhor entendimento deste ciclo, procurar-se-á também propor possíveis otimizações estruturais para os sistemas catalíticos estudados. A abordagem aqui utilizada será embasada na Teoria do Funcional de Densidade (DFT).