Investigação da atividade catalítica de nanocatalisadores plasmônicos bifuncionais via monitoramento SERS in situ

Autor(es)

Douglas dos Santos Lopes

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Conjunto das Químicas (IQ e FCF) (CQ/DBDCQ)
• Data de defesa: 2023-06-16

Membros da banca

Paola Corio; Italo Odone Mazali; Henrique Eisi Toma

• Orientador: Paola Corio

Resumo

Com o desenvolvimento da técnica de Espalhamento Raman Intensificado por Superfície (SERS) nos últimos anos, a altíssima seletividade em relação à interface metálica torna viável o monitoramento in situ de reações promovidas por catálise heterogênea na superfície de metais nanoestruturados. Importantes parâmetros cinéticos e reacionais podem ser avaliados em tempo real via monitoramento in situ SERS na superfície de nanocatalisadores plasmônicos bifuncionais. Quando considerados mecanismos de excitação e decaimento de Ressonâncias de Plasmons de Superfície (SPR), processos dinâmicos de catálise (convencional ou plasmon-induzida) podem ser monitorados in situ por SERS, como consequência direta de mecanismos de decaimento radiativos (intensificação do campo local), e podem ser dirigidos na superfície do metal plasmônico como consequência de mecanismos não radiativos (transferência de carregadores excitados e/ou aquecimento local). O presente trabalho demonstra a preparação e caracterização de substratos bifuncionais catalíticos/SERSativos baseados em diferentes metais plasmônicos e, por vezes, aliados a catalisadores convencionais. O desempenho catalítico desses substratos é avaliado por meio da obtenção de informações vibracionais de adsorbatos moleculares, coletadas in situ durante processos dinâmicos de catálise, empregando-se a técnica SERS como ferramenta central no monitoramento de transformações químicas ocorrendo na superfície metálica. De maneira abrangente, os resultados abordados e discutidos demonstram o potencial de substratos bifuncionais catalíticos/SERS-ativos para a ativação, modulação e melhoramento de processos fotocatalíticos na superfície metálica e demonstram, ainda, como o monitoramento SERS in situ pode fornecer informações seletivas e valiosas para desvendar características singulares da superfície metálica, mecanismos e caminhos alternativos de reação, bem como aplicações inventivas de sistemas plasmônicos envolvendo espécies químicas de interesse ambiental. Os resultados abordados contribuem para o avanço do conhecimento na área de catálise plasmônica e espectroscopia SERS, bem como para o desenvolvimento de metodologias de monitoramento in situ de processos dinâmicos de catálise e suas aplicações. (AU)

• Processo FAPESP: 19/03371-6 - Investigação da atividade SERS e catalítica de nanoestruturas plasmônicas na degradação de pesticidas organoclorados e organofosforados
• Beneficiário: Douglas dos Santos Lopes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto