Análise do Estado de Transição e da Barreira de Energia da Evolução do Hidrogênio em Catalisadores MXenes

• Processo: 25/02716-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de setembro de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Juarez Lopes Ferreira da Silva
• Beneficiário: Mauricio Mocelim
• Supervisor: Catherine Stampfl
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: University of Sydney, Austrália
• Vinculado à bolsa: 23/15357-3 - Seleção de Materiais de Baixo Custo para Produção de Hidrogênio por Meio de Eletrólise, BP.DR
• Assunto(s): Teoria do funcional da densidade Química quântica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Computational Materials Design | Dft | Electrolyzers | Green hydrogen | Materials Screening | MXenes | Química Quântica

Resumo

A busca por fontes de energia renováveis e sustentáveis é uma prioridade global urgentedevido aos desafios das mudanças climáticas. O Brasil possui uma vantagem competitivaúnica na produção de H2 verde, uma vez que a eletricidade do país é predominantementegerada a partir de fontes renováveis. Um componente chave para avançar na produção deH2 é o desenvolvimento de catalisadores eficientes para a reação de quebra da água. OsMXenes, uma classe de materiais bidimensionais, surgiram como candidatos promissoresdevido à sua alta área superficial, sítios ativos expostos e propriedades ajustáveis, comocomposição química e dimensionalidade. No entanto, desafios críticos permanecem,particularmente no que diz respeito à sua estabilidade e aos mecanismos de reação. Nesteestudo buscamos investigar MXenes com diferentes composições químicas para reaçõesde evolução de hidrogênio. Ao empregar a teoria do funcional da densidade e simulaçõesde climbing image nudged elastic band, exploraremos estruturas eletrônicas, processos detransferência de carga, estados de transição e barreiras de ativação para obter insightsfundamentais sobre seu desempenho catalítico. Esta pesquisa se beneficiará enormementeda experiência da Professora Dra. Catherine Stampfl,* cuja vasta experiência em ciência demateriais e cálculos com teoria do funcional da densidade fornecerá orientação valiosa.Espera-se que o conhecimento gerado por meio deste trabalho contribua para o design e aotimização de catalisadores à base de MXenes, abrindo caminho para sua implementaçãoem aplicações energéticas e avançando a liderança do Brasil na tecnologia de H2 verde.