Nitretos de Carbono Grafítico como Plataformas para "Single-Atom" Fotocatálise: Usando Princípios de Design para Melhores Desempenhos

Resumo

Nesse trabalho, um aluno de iniciação científica será responsável pela síntese controlada de sistemas PHI/PTI-Single-Atoms e acompanhar suas aplicações catalíticas em reações de síntese orgânica. Primeiramente, pretendemos testar esses fotocatalisadores para reações fotoredox, uma vez que Ir3+-PHI já foi preparado com sucesso e os compostos Ir3+ são conhecidos catalisadores fotoredox.1 Pretendemos também controlar o estado de oxidação para o Ru3+-PHI também preparado com sucesso, a fim tentar obter Ru2+-PHI, uma vez que os complexos Ru2+ também são conhecidos catalisadores fotorredutivos.1 Sistemas análogos de Ir3+-PTI e Ru2+-PTI também serão preparados e testados para reações fotoredox.Posteriormente, testaremos os sistemas PHI/PTI-Single-Atom em reações comumente não acionadas por luz, como Suzuki-coupling2 e ativações de C-H.3 Nesta etapa, compararemos os sistemas de atividade sob e sem irradiação de luz. A fim de avaliar se sua atividade e mecanismo de ação podem ser influenciados pela excitação luminosa. Para a reação de acoplamento de Suzuki serão preparados sistemas Pd0-PHI/PTI, uma vez que os catalisadores homogêneos comumente utilizados têm como sítio ativo o Pd0. Para os testes de ativação C-H serão preparados sistemas PHI/PTI com Pd, Pt, Fe, Ir e Cu como átomos únicos. Esses metais de transição são os mais comumente usados como catalisadores homogêneos para ativação C-H.3Por fim, investigaremos o mecanismo por trás da atividade dos sistemas ativos PHI/PTI-Single-Atom para reações de síntese orgânica. Uma vez revelados os aspectos mais importantes dos mecanismos para os sistemas ativos, essas informações serão utilizadas na síntese retro-projeto dos sistemas PHI/PTI pelo projeto de catalisador bimetálico de átomo único ou pelo controle dos estados de oxidação de átomos únicos e concentrações, a fim de melhorar sua eficiência e seletividade.