Relações catálise-nanoestrutura-propriedades e estudos dos mecanismos de reação: estabelecendo bases para o desenho de catalisadores multifuncionais

Resumo

Fontes renováveis e tecnologias alternativas são hoje indispensáveis para a produção de energia com baixo impacto ambiental. As células a combustível são dispositivos alternativos de produção energética que permitem ganhos substanciais de eficiência e redução das emissões de CO2. Perante as novas perspectivas de empregar membranas de troca aniônica como eletrólito de células alcalinas, surge a possibilidade de gerar energia oxidando combustíveis como metanol e bioetanol empregando catalisadores multifuncionais sem Pt. Estes sistemas não foram ainda estudados o bastante para fundamentar o desenho de catalisadores para meio alcalino com altos desempenhos. A abordagem proposta nesse projeto consiste na realização de estudos comparativos e sistemáticos visando estabelecer correlações entre propriedades químicas, estruturais e eletrônicas e as atividades catalíticas e mecanismos de reação, de modo a estabelecer bases racionais para desenvolver novos catalisadores multifuncionais. Serão estudados os efeitos da composição de catalisadores baseados em Pd combinado com diferentes metais de transição (Ru, Sn, Ir, Au, Ni, Cu ou Ag). As interações metal-suporte serão avaliadas utilizando suportes nanocompósitos carbono-óxido com diferentes óxidos de metal de transição (TiO2, CeO2, SnO2, ZrO2, WO3 e MoO3). Os mecanismos de oxidação do metanol e etanol serão estudados combinando a determinação de produtos e intermediários de reação (HPLC e/ou espectrometria de massas) com técnicas espectroscópicas (FTIRAS). Estudos da redução de oxigênio envolverão a avaliação da atividade catalítica, bem como a quantificação do peróxido de hidrogênio formado. (AU)