Banca de QUALIFICAÇÃO: ELIBE SILVA SOUZA

Uma banca de QUALIFICAÇÃO de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : ELIBE SILVA SOUZA
DATA : 18/08/2021
LOCAL: Plataforma Google Meet, às 09:00h
TÍTULO:

DESENVOLVIMENTO DE CATALISADORES BASEADOS EM REDES METALORGÂNICAS DE ZINCO COMO SUPORTE DE NANOPARTÍCULAS METÁLICAS PARA PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO

PALAVRAS-CHAVES:

Catálise heterogênea. Armazenamento químico de hidrogênio. Desidrogenação. Suporte metalorgânico. Ouro. Prata. Cobre. 

PÁGINAS: 130
RESUMO:

Em detrimento da escassez energética, evidencia-se a cada dia a necessidade de pesquisar e desenvolver tecnologias limpas e sustentáveis para armazenamento e produção de energia. Nesse sentindo, pesquisas que exploram as aplicações para energia com materiais baseados em Metal Organic Framework (MOF) têm se destacado, devido a sua eficiência como plataformas para produção e armazenamento de hidrogênio, células de combustível, baterias, supercapacitores, entre outros. O presente trabalho apresenta a síntese e caracterização de catalisadores baseados em MOFs de zinco como matriz porosa para incorporação de (MNPs) (Cu, Ag e Au) no interior das cavidades do MOF a fim de evitar agregação e melhoramento do desempenho catalítico com relação aos dois materiais isoladamente. As MOFs de zinco utilizadas, Zn₂(1,3-bdc)(Bzim)₂ e ZIF-8, foram sintetizadas pelos métodos ultrassônico e mecanoquímico respectivamente. Para a prova de conceito da incorporação das MNPs foram utilizados os métodos Ship in bottle e One-pot. Os materiais sintetizados foram caracterizados por DRX, MEV, FTIR, ICP-OES, TGA/DTA e BET. Em paralelo, a redução das MNPs foi estudada para seleção do agente redutor adequado para a síntese do catalisador, em seguida foram caracterizadas por espectroscopia de absorção na região do UV-visível. A atividade catalítica dos materiais sintetizados foi avaliada utilizando uma configuração experimental em escala de laboratório pelo método de deslocamento de água, medindo-se o volume de gás de hidrogênio gerado a partir da molécula armazenadora de hidrogênio com a dependência do tempo, em diferentes temperaturas. O estudo da síntese de MNPs propiciou o uso do mesmo agente redutor, NaBH₄, padronizando o método de redução química das MNPs incorporadas nos suportes metalorgânicos. A incorporação de nanopartículas metálicas pelo método “Ship in bottle” foi realizada com sucesso nas MOFs Zn₂(1,3-bdc)(Bzim)₂ e ZIF-8 sem alteração da estabilidade térmica (~380°C) e características cristalinas estruturais, as mesmas considerações podem ser aplicadas para a incorporação de MNPs pelo método “One-pot” na ZIF-8. A análise da área superficial e volume de poros, sugeriu que a incorporação de MNPs pelo método “One-pot” na ZIF-8 foi alcançada. O estudo preliminar na reação de desidrogenação de amônia borano (NH₃BH₃) foi realizado com os catalisadores OP₁:NPsAg@ZIF-8(A) e OP₂:NPsAu@ZIF-8(A), contendo 1,06% de Ag e 0,89% de Au, respectivamente, de acordo com a análise de ICP-OES. A estratégia sintética utilizada propiciou rendimentos máximos de desidrogenação 69,15 e 99,53% com os nanocatalisadores a base de Au ou de Ag, respectivamente. Foi constatado que as eficiências catalíticas foram significativamente influenciadas pelo efeito sinérgico do suporte metalorgânico com as MNPs. Os valores de energia de ativação obtidos foram bastante promissores com relação aos já relatados para a mesma reação, sendo 24,51 e 26,18 kJ/mol, para OP₁:NPsAg@ZIF-8(A) e OP₂:NPsAu@ZIF-8(A), respectivamente. O diferencial destes nonacatalisadores é sua síntese em temperatura ambiente, livre de solventes que não são ambientalmente amigáveis ao mesmo tempo associados a um metal ativo de custo menor, uma vez que o nanocatalisador de prata apresentou melhores resultados, além das condições moderadas de desidrogenação. Desta forma, os materiais aqui desenvolvidos, mostraram-se catalisadores heterogêneos eficientes e promissores na reação de desidrogenação de NH₃BH₃ para produção de hidrogênio catalítico.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - 2163324 - JOANNA ELZBIETA KULESZA
Externa ao Programa - 2174335 - IVANI MALVESTITI
Externo à Instituição - LEONIS LOURENÇO DA LUZ
Externo à Instituição - RICARDO SCHNEIDER