Design of new cobalt-based Prussian Blue catalysts for water oxidation: how the synthetic route affects the material performance? = Design de novos catalisadores de cobalto Azul da Prússia aplicados na reação de oxidação da água: como a rota sintética afeta a performance?

Autor(es)

Daniel Esteves Bessa Moreira

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Química
• Data de defesa: 2021-12-15

Membros da banca

Juliano Alves Bonacin; Fernando Aparecido Sígoli; Daniel Grasseschi

• Orientador: Juliano Alves Bonacin

Resumo

O gás hidrogênio (H2) vem se destacando como vetor energético por ser uma fonte renovável e neutra em carbono, além de não produzir gases tóxicos em uma reação típica de combustão. Entretanto, cerca de 95% da produção de H2 provém de métodos baseados na utilização de combustíveis fósseis, como é o caso da reforma à vapor, e aproximadamente 5% do gás hidrogênio é produzido a partir do processo de water splitting. Este último processo é baseado em duas semi-reações: a reação de desprendimento de hidrogênio (HER) e a reação de desprendimento de oxigênio (OER). Também conhecido como reação de oxidação da água, o processo de OER é a etapa limitante do processo global, envolvendo a transferência de 4 elétrons acoplados a 4 prótons. Por conta disso, a utilização de um catalisador faz-se necessária. Atualmente, catalisadores de Azul da Prússia (PB) e seus análogos (PBA), complexos baseados em dois sítios de íons de metais de transição (Fe, Co e Ni, por exemplo) interligados por pontes de cianeto, vem se destacando quando aplicados na reação de oxidação da água. Com uma estrutura versátil, modulável e apresentndo um baixo custo, esta classe de materiais vem sendo bastante estudada frente ao processo de OER. Assim sendo, no presente trabalho utilizamos o catalisador de Cobalto Azul da Prússia (Co PBA) frente à reação de oxidação da água em meio neutro. Nesse sentido, rotas sinetéticas diferentes foram utilzadas para obtermos seis materiais do tipo Cobalto Azul da Prússia, {Co}_3[Co({CN)}_6]2, que apresentassem morfologias diferentes. Para isso, parâmetros eletroquímicos como sobrepotencial, tafel slope, produção de oxigênio, turnover frequency (TOF), entre outros, foram determinaods a fim de estudar as propriedades dos materiais e compará-las aos materiais estudados na literature. Dessa forma, pretendemos realizar o estudo da influência da morfologia do análogo de Azul da Prússia de cobalto no desempenho eletrocatalítico frente à reação de oxidação da água em condições brandas (pH neutro) (AU)

• Processo FAPESP: 19/20688-3 - Estudo das propriedades de nanofios de análogos de Azul da Prússia para oxidação de água
• Beneficiário: Daniel Esteves Bessa Moreira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado