Síntese e caracterização de estruturas ZIF-8 de zinco e níquel amino modificados para a metanação do CO2 e análise por espectroscopia Raman em condições operando

• Processo: 24/18617-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de janeiro de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2025
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Tecnologia Química
• Pesquisador responsável: Luiz Gustavo Possato
• Beneficiário: João Pedro Dias Querino
• Instituição Sede: Faculdade de Ciências (FC). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Bauru. Bauru , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/05246-4 - Estudos in situ e operando de catalisadores heterogêneos para a conversão de CO2, AP.JP
• Assunto(s): Catálise Espectroscopia Raman Estrutura metal-orgânica Níquel Catálise heterogênea
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: catálise | espectroscopia Raman | espectroscopia Raman em condições operando | MOFs | níquel | Zif-8 | catálise heterogênea

Resumo

Os Zifs (imidazolate framework ou imidazolato zeolítico) são uma subclasse derivada dos MOFs (Metal-Organic Frameworks ou Redes metalorgânicas) que ganharam destaque relevante atualmente por apresentarem alta cristalinidade e porosidade, estabilidade química fascinante e estabilidade térmica alta (±400°C). Os ZIFs apresentam uma estrutura molecular tetraédrica, formada por cátions metálicos bivalentes (Zn2+, Co2+ e Ni2+) ligados ao ligante orgânico 2-metilimidazol. Com essas características, os ZIFs são ótimos candidatos a serem utilizados como catalisadores na reação de metanação do CO¿, que consiste em reagir o dióxido de carbono com o gás hidrogênio e formar o gás metano (CH¿) e água, devido a sua alta estabilidade térmica e essa reação de metanação apresenta elevados rendimentos de CH¿ em temperaturas elevadas, entre 300°C e 400°C. Entretando, estudos apontaram que os tamanhos dos cristais influenciam na estabilidade estrutural do ZIF. Onde cristais maiores levam o composto a apresentar maior estabilidade térmica e estrutural, devido a sua estrutura cristalina ser mais coesa e cristais menores levam ele a apresentar uma estabilidade térmica e estrutural menor, devido a apresentação de defeitos estruturais do ZIF. Os principais objetivos desse projeto é sintetizar e caracterizar as estruturas ZIF-8 com a adição de níquel, pois esse apresenta alta estabilidade (acima de 400°C), porém a adição desse metal, diminui a capacidade de adsorção de CO¿ e com isso, será necessário a adição do modificador amino HDA (hexadecilamina) para aumentar a adsorção do gás e não causar perdas de adsorção em relação aos ZIFs-8 a base de zinco e o acompanhamento da sua estrutura durante a atividade catalítica, com o uso da técnica de espectroscopia de Raman em condições operando ou in situ, para assim determinar a relação entre o tamanho dos cristais e o rendimento de CH¿ durante a reação de metanação do CO¿ em altas temperaturas.