Nitretos de carbono grafítico como plataformas para single-atom fotocatálise: usando princípios de design para melhores desempenhos

Resumo

Esta proposta de jovem pesquisador objetiva criar um grupo de pesquisa de excelência focado no campo da Single-Atom Catalysis (SAC) no Brasil, baseado no Departamento de Química da Universidade Federal de São Carlos (DQ-UFSCar). Embora o DQ-UFSCar apresente grupos de pesquisa estabelecidos em diversas áreas, incluindo nanomateriais e catálise, o departamento não possui grupos voltados para a crescente área da catálise/fotocatálise heterogênea, baseada na catálise promovida por "Single-Atoms". Até onde sabemos, não há um grupo de pesquisa focado em "Single-Atom Catalysis" no Brasil e segundo a biblioteca FAPESP, não há nenhum auxílio a pesquisa em andamento nesse tópico. O candidato pretende preencher essa lacuna e, ao mesmo tempo, trabalhar em estreita colaboração com grupos de pesquisa estabelecidos, com infraestrutura e expertise complementares no DQ-UFSCar e no DEQ-UFSCar. As atividades do grupo de pesquisa proposto aqui abrangerão o design e síntese controlada de fotocatalisadores heterogêneos com "Single-Atoms", suas aplicações fotocatalíticas, o desenvolvimento de novas técnicas de caracterização para SACs e a investigação de seus mecanismos de atividade. Especificamente, nossa proposta está focada na síntese controlada e uso de nitretos de carbono grafítico (PHI e PTI) como hosts para Single-Atoms de diferentes metais, uma vez estabilizados os "Single-Atoms", eles serão aplicados em reações fotocatalíticas. O projeto de pesquisa é dividido em 4 partes: (I) design e síntese controlada de fotocatalisadores heterogêneos com "Single-Atoms"; (II) aplicações fotocatalíticas para a conversão de energia (especialmente, fotólise da água, redução de CO2, oxidação de CH4), síntese orgânica (por exemplo, reações fotoredox, acoplamento Susuki e ativação C-H) e conversão de biomassa; (III) investigação dos mecanismos fotocatalítico por trás da atividade dos sistemas; (IV) unir este conhecimento para retroprojetar a síntese dos sistemas fotocatalíticos baseados em "Single-Atoms" objetivando melhorar as suas propriedades e eficiências. O projeto proposto é muito interdisciplinar e será realizado em estreita colaboração com uma série de grupos de pesquisa no Brasil e no exterior. (AU)