Acoplamento eletroquímico c-n: um estudo aprofundado para além de eletrossíntese de ureia de escala laboratorial para eletrólise industrial

• Processo: 25/03256-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2025
• Data de Término da vigência: 30 de junho de 2028
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Lucia Helena Mascaro Sales
• Beneficiário: Manuel Edgardo Gomez Winkler
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Empresa: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Química (IQ)
• Vinculado ao auxílio: 17/11986-5 - Geração e Armazenamento de Novas Energias: trazendo desenvolvimento tecnológico para o país, AP.PCPE
• Assunto(s): Eletrocatálise Eletroquímica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Acoplamento C-N | Eletrocatálise | Eletrodos de cobre orientados | Eletroquimica in situ | Síntese de compostos orgânicos nitrogenados | Eletroquímica

Resumo

Compostos orgânicos nitrogenados (amidas e aminas) são de extrema importância nos dias atuais devido à sua utilizações em fertilizantes, produtos farmacêuticos e compostos de partida na área de química fina. De tal forma, o aumento da demanda por tais compostos é refletido em um mercado da ordem de dezenas de bilhões de dólares e crescente valorização, o qual necessita de soluções sustentáveis e de baixo custo. Neste sentido, as reações de acoplamento eletroquímico C-N surgem como uma tecnologia promissora para a síntese de diversos compostos, como ureia, formamida, metilamina, acetamida e etilamina. No entanto, até o momento pouco se sabe sobre a eletrossíntese de tais compostos (além de ureia) em termos dos sítios ativos catalítico, mecanismo reacional e a relação entre a estrutura/desempenho eletrocatalítico. Estudos têm mostrado que eletrocatalisadores derivados de óxidos de cobre (CuOx) podem ser utilizados para tais reações (inclusive em eletrólises em escala industrial), embora suas especificidades não sejam conhecidas. Este projeto se propõe a preencher esta lacuna utilizando catalisadores de Cu2O com orientações preferenciais (caracterizados por técnicas estado-da-arte, como FIB/STEM-HRTEM, XANES, EXAFS, GIXRD) e técnicas eletroquímicas in situ (FTIR, XANES, EXAFS) e in operando (GC-MS, HPLC) para desvendar a relação estrutura/atividade eletrocatalítica de eletrocatalisadores de CuOx a partir de diversos precursores como fontes orgânicas e nitrogenadas. Por fim, estes conhecimentos serão aplicados em eletrólises de escala laboratorial até em eletrolisadores de corrente industrial (>120 mA cm-2). Desta forma, este projeto visa o entendimento em escala atômica sobre o fenômeno e a aplicação do mesmo em uma tecnologia escalonável. (AU)