Redução eletroquímica de CO2 para produtos C1 e C2+ sobre catalisadores formados por complexos de cobre com potencial comportamento dinâmico entre ligante-Cu2+ e Cu metálico

Autor(es)

Rafael Luiz Romano

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Carlos.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Química de São Carlos (IQSC/BT)
• Data de defesa: 2025-09-17

Membros da banca

Fabio Henrique Barros de Lima; Cauê Ribeiro de Oliveira; Lucia Helena Mascaro Sales; Raphael Nagao de Sousa

• Orientador: Fabio Henrique Barros de Lima

Resumo

A Redução Eletroquímica de CO2 (RECO2) possibilita a obtenção de diversos produtos de interesse comercial. Entretanto, o uso da RECO2 em dispositivos práticos é limitado pelos elevados sobrepotenciais necessários e pela baixa seletividade. Assim, esforços têm sido direcionados para o desenvolvimento de eletrocatalisadores mais ativos, seletivos e estáveis. No presente trabalho, realizou-se um estudo sobre as propriedades eletrocatalíticas de complexos de cobre insolúveis em água para a RECO2. Em particular, considerou-se o [Cu(bzimpy)Cl2] e o [Cu(pyrben)2(NO3)]NO3, em que bzimpy e pyrben referem-se aos ligantes 2,6-bis(2-benzimidazolil)piridina e 2-(2-piridil)benzimidazol, respectivamente. Constatou-se que ambos os complexos são ativos para a RECO2 e promovem a formação de até 7 produtos em -1,24 V vs. ERH: H2, CO, CH4, C2H4, C2H5OH, HCOOH e CH3COOH. As medidas de espectroscopia de absorção de raios X in-situ e de underpotential deposition de chumbo sugeriram que os sítios ativos para a RECO2 são formados por espécies de Cu0 de baixa coordenação, contendo o plano (100) como faceta dominante, o que está de acordo com a elevada eficiência faradaica para produtos C2 (~45%) exibida por ambos os complexos em -1,24 V. Por meio de experimentos de espectroscopia e de análises quantitativas de produtos, obteve-se que o [Cu(bzimpy)Cl2] deve apresentar uma reestruturação parcialmente reversível em condições anódicas, regenerando a fração principal do complexo, [Cu(bzimpy)]2+, e sua geometria. (AU)

• Processo FAPESP: 21/03263-9 - Redução Eletroquímica de CO2 para Produtos C1 e C2 sobre Catalisadores Formados por Complexos de Cobre com Potencial Comportamento Dinâmico entre Ligante-Cu2 e Cu Metálico
• Beneficiário: Rafael Luiz Romano
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado