Eletro-oxidação de álcoois sobre platina: uma abordagem computacional multifacetada via cálculos de estrutura eletrônica e modelagem microcinética

• Processo: 24/21412-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2029
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Antonio Gustavo Sampaio de Oliveira Filho
• Beneficiário: Bruno Santana Sampaio
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/00675-4 - Arquitetura de materiais para armazenamento de energia eletroquímica e catálise, AP.TEM
• Assunto(s): Adsorção Catálise Cinética química Eletroquímica Estrutura eletrônica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: adsorção | catálise | cinética química | Eletroquímica | Estrutura eletrônica | Química teórica e computacional

Resumo

O desenvolvimento de novas estratégias de geração sustentável de energia é uma demanda crescente no mundo. Células a combustível de metanol e etanol direto são candidatas promissoras para este fim. O desenvolvimento de novos catalisadores e o aprimoramento da eficiência do processo requerem um entendimento profundo do mecanismo de eletro-oxidação. Contudo, devido à sua complexidade, estudos puramente experimentais são sujeitos a limitações. Neste contexto, a química computacional pode ser utilizada para descrever os parâmetros termodinâmicos e cinéticos das etapas elementares das reações químicas, assim como os intermediários presentes e a influência dos adsorbatos sobre a cinética.Este projeto tem como objetivo descrever, com base na teoria do funcional da densidade (DFT), os parâmetros termodinâmicos e cinéticos do mecanismo de eletro-oxidação do metanol e etanol sobre platina (111) e (100), utilizando uma descrição microcinética das etapas elementares de reação. A metodologia DFT utilizada será previamente validada com base em dados experimentais de energias de adsorção de moléculas pequenas sobre superfícies metálicas e cálculos ab initio.Os resultados obtidos permitirão a descrição da reação de eletro-oxidação de ambos os álcoois, por primeiros princípios, em diferentes condições, e uma comparação direta com observações experimentais da literatura para avaliar a qualidade do modelo desenvolvido e as aproximações utilizadas. Além disso, este projeto permitirá o desenvolvimento de uma estratégia computacional para a descrição de reações eletrocatalíticas que poderá ser utilizada no desenvolvimento de eletrocatalisadores mais eficientes.