Eletro-oxidação de glicerol sobre nanopartículas metálicas com interesse em ciência básica e aplicada. Coprodução de energia e de compostos de alto valor econômico

Resumo

O estudo do mecanismo da eletro-oxidação (MEO) de bioálcoois vem sendo explorado por meio de técnicas eletroquímicas e espectroscópicas, especialmente nos casos do metanol (MeOH) e etanol (EtOH). No entanto, existe um desconhecimento muito grande dos intermediários de reação de quase todas as reações que envolvem moléculas orgânicas pequenas, e um desconhecimento total no caso do glicerol (GlOH) e polioles maiores. Porém, devido à explosão da economia do EtOH no Brasil, este álcool tem sido bastante estudado, tanto em ciência fundamental quanto aplicada. No entanto, apesar de muitos esforços dispendidos, a eletro-oxidação de etanol parece ser conduzida por uma via não muito eficiente. Por outro lado, o GlOH tem apresentado resultados promissores. Adicionalmente, o fato do GlOH ser um coproduto da produção do biodiesel e ser mais facilmente oxidado que EtOH, torna energeticamente e economicamente interessante. Além disso, alguns dos produtos parcialmente oxidados do GlOH apresentam um importante valor agregado. Portanto, fazem-se necessários estudos com o intuito de desenvolver materiais para serem utilizados como ânodos que aliem: 1) Alta eficiência de oxidação de GlOH a CO2 (Células a combustível) e 2) Oxidação seletiva em baixos potenciais a produtos de valor agregado com obtenção simultânea de H2 ultrapuro (Eletrolisadores). Neste trabalho, propomos fazer estudos mecanísticos sobre diversas superfícies metálicas (baseadas em Pt para médio ácido e Au para médio alcalino. As vias reacionais, dependendo do sistema estudado (médio, catalisador, etc.), serão investigadas por Espectroscopia de Infravermelho por Transformada de Fourier in situ (FTIR), Espectrometria de Massas Eletroquímica Diferencial (DEMS), on-line HPLC e espectroscopia Raman associadas com técnicas eletroquímicas convencionais. Estes tipos de medidas experimentais, somadas aos cálculos teóricos utilizando a teoria do funcional de densidade (DFT), vão permitir um maior conhecimento da dependência dos MEO com as características dos catalisadores metálicos, o que finalmente vai gerar um maior entendimento fundamental da catálise eletroquímica. Por último, este projeto permitirá a nucleação de um grupo de pesquisa com uma visão multidisciplinar e com uma grande capacidade de estudo de mecanismos de reação eletroquímica (AU)