Estratégias para melhoria de desempenho de catalisadores a base de azul da Prússia em reações de oxidação de água sob condições brandas

Resumo

O hidrogênio pode ser considerado com uma importante alternativa de energia limpa e matéria-prima no mundo moderno. No entanto, os benefícios ambientais estão ligados ao seu processo de produção. A obtenção de hidrogênio verde, a partir do processo de eletrólise da água (water splitting), é apontada como uma solução sustentável para as próximas décadas. Embora esse processo pareça simples, a reação de oxidação da água é a grande limitante, pois é tanto termodinamicamente (E0 = -1,23 V vs NHE) quanto cineticamente desfavorável e, portanto, requer um catalisador. O desenvolvimento de catalisadores eficientes, de baixo custo e alta estabilidade ainda é um grande desafio para comunidade científica e para as grandes corporações. Diante desse cenário, a grande motivação desse projetivo é a melhoria do desempenho de catalisadores a base de cobalto-azul da Prússia em reação de oxidação de água. Para isso pretendemos usar as seguintes estratégias: controle morfológico e nanoestruturação das partículas, criação de defeitos e avaliação da influência de diferentes substratos nas propriedades dos catalisadores. Como resultados esperados, pretendemos avançar na compreensão dos mecanismos de reação de oxidação de água por derivados do azul da Prússia e buscamos compreender como a morfologia, a criação de defeitos, a nanoestruturação e o tipo de substrato afetam o desempenho desses catalisadores frente a oxidação da água. Com isso, pretendemos aumentar os valores de turnover frequency (TOF(oxidação de água/Co-PB)) que hoje são na faixa de 10-3 para 10-2 ou até mesmo 10-1. Ou seja, queremos aumentar de 10 a 100 vezes os valores de TOF para os derivados de Co-PB. Por fim, esperamos produzir avanços significativos e alto impacto na área de oxidação de água. (AU)