Projetando catalisadores a base de sítios metálicos isolados para a reação de redução de nitrato: revelando a (foto)eletroatividade, estabilidade e seletividade dos materiais para produção de amonia verde.

• Processo: 25/06157-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Sanitária - Tratamentos de Águas de Abastecimento e Residuárias
• Pesquisador responsável: Maria Valnice Boldrin
• Beneficiário: Matheus Schiavon Kronka
• Supervisor: Marc Ledendecker
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Technical University of Munich, Straubing (TUM), Alemanha
• Vinculado à bolsa: 23/17739-0 - Efeito de carbono amorfo modificado com particulas sub-nanométricas na redução eletro(foto)catalítica de nitrato em meio aquoso para produção seletiva de NH3 ou N2, BP.PD
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Catalisadores a base de átomos únicos | Descontaminação de àgua | Produção de amônia verde | produtos de valor agregado | Reação de redução de nitrato | Reutilização de efluentes | Remoção de nitrato de efluentes industriais/domésticos

Resumo

Este projeto de pesquisa tem como objetivo o desenvolvimento de materiais catalíticos para a redução eletroquímica de nitrato (NO3RR) para permitir a produção sustentável de amônia (NH3) e a remediação ambiental. O processo Haber-Bosch convencional para a síntese de NH3 consome muita energia e é prejudicial ao meio ambiente, o que gera a necessidade de alternativas mais ecológicas. O NO3RR oferece uma solução promissora ao utilizar o nitrato, um poluente comum da água, como fonte de nitrogênio. No entanto, obter alta seletividade para NH¿ em relação a subprodutos concorrentes, como o gás nitrogênio (N2), continua sendo um desafio significativo. Para resolver isso, apresentamos o projeto de síntese de catalisadores de átomo único (SACs) com base em metais de transição (Ni, Cu, Pd e Ag) suportados em carbono dopado com nitrogênio e óxidos semicondutores (por exemplo, WO¿, TiO2). Esses materiais permitem otimizar as interações metal-suporte e melhorar a transferência de elétrons por meio de processos fotoeletroquímicos. O uso de precursores de acetilacetonato de metal (M-Acac) e o ajuste do material de suporte são propostos para obter átomos de metal dispersos individualmente com estabilização, evitando a aglomeração e maximizando a exposição do local ativo. Ao ajustar sistematicamente a composição, a estrutura e as propriedades eletrônicas desses catalisadores, pretendemos melhorar a eficiência faradaica, a seletividade para a produção de NH3 e o excesso de potencial necessário para o NO3RR. Este trabalho não apenas promove o desenvolvimento da produção sustentável de NH¿, mas também contribui para a remediação de água contaminada com nitrato, abordando desafios ambientais e agrícolas críticos.