Impacto de Defeitos no Plumbeno sobre a Adsorção de Hidrogênio: Uma Abordagem via Teoria do Funcional da Densidade

• Processo: 24/23782-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2026
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química
• Pesquisador responsável: Ramiro Marcelo dos Santos
• Beneficiário: Ítalo Henrique Gouveia
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/06744-8 - Transições de fase quânticas em nanomateriais: desenvolvimento de funcionais da densidade e aplicações via DFT, AP.JP2
• Assunto(s): Armazenamento Hidrogênio Novas fontes de energias
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: armazenamento | fissorção | Hidrogênio | novas energias | plumbeno | química-teórica

Resumo

O estudo de materiais para a produção e o armazenamento de hidrogênio tem sidoimpulsionado pela perspectiva de redução do impacto global da emissão de carbonoproveniente de combustíveis fósseis. Materiais 2D, como o grafeno, apresentampotencial para a fissão do hidrogênio, abrindo possibilidades para o armazenamentoem estado líquido. Recentemente, emergiu como forte candidata à fissão do H2 umamonocamada hexagonal formada por átomos de chumbo, denominada plumbeno, quepossui semelhança estrutural com o grafeno. A vantagem desse material deve-se à suaenergia de adsorção para o hidrogênio, que supera em até duas vezes a do grafeno.Isso possibilita uma quantidade significativa de H2 adsorvido, contribuindo com 38 %da massa total da amostra (plumbeno + hidrogênio). No presente projeto, propomosexplorar, por meio de cálculos de teoria do funcional da densidade (DFT), a energia deadsorção de moléculas de H2 sobre folhas de plumbeno com a presença de defeitos, comovacâncias e defeitos Stone-Wales (SW). Estudos recentes revelam que os defeitos do tipoSW no plumbeno apresentam barreiras de energia aproximadamente 10 vezes menoresem relação à sua energia de formação no grafeno (9.2 eV), destacando a importância deexplorar os impactos de tais defeitos na capacidade de armazenamento de hidrogênioem folhas de plumbeno. A partir dessa investigação, será possível acessar aspectosmorfológicos das estruturas de plumbeno hidrogenadas, que seriam inacessíveis por meiode medidas experimentais quando tais defeitos estão presentes. Por fim, espera-se quenossos resultados forneçam dados relevantes para o desenvolvimento de tecnologias debaixo carbono, contribuindo para os avanços em novas energias.