Pessoal

Na sexta-feira (07/06/2024) teremos o seminário da Prof. Dr. Renato N. Sampaio do Departamento de Química da University of North Carolina at Chapel Hill, seguem as informações:

09h00 “Uma Breve Introdução à Pesquisa no CHASE: Geração de Metanol Através de Compostos Metálicos de Carbonila; e a Dinâmica de Portadores de Cargas em Fotoeletrodos Híbridos."

Prof. Dr. Renato N. Sampaio 

University of North Carolina at Chapel Hill

Local: Auditório do PPGQUI (Bloco 5I)

O Center for Hybrid Approaches in Solar Energy (CHASE) to Liquid Fuels tem como missão científica o desenvolvimento da ciência fundamental necessária para a criação de dispositivos fotoeletrodos híbridos – formados por catalizadores moleculares integrados à semicondutores – capazes de produzir combustíveis líquidos utilizando apenas dióxido de carbono e água como matéria prima e a luz solar como fonte de energia. Para que tal missão seja alcançada, CHASE tem como o objetivo abrangente criar um entendimento, à nível molecular, de que forma tais fotoeletrodos híbridos combinam a absorção de fótons à transferência de elétrons e prótons para realizar as transformações químicas necessárias para produzir combustíveis líquidos solares.

A primeira parte desta apresentação mostrará recentes avanços feitos na produção de metanol através da reação de compostos metálicos de carbonila com compostos orgânicos doadores de hidreto. Utilizando espectroscopia de RMN e infravermelho, foi possível demonstrar as etapas de reações para 1) a conversão do composto de Rutênio(II) carbonila para a forma intermediária de formila; etapa a qual, é caracterizada por Efeitos Isotópicos de Cinética (KIE) anormalmente altos que requerem novos modelos teóricos capazes de descrever o mecanismo de tunelamento nuclear; 2) a conversão da forma intermediária de Rutênio(II) formila para o hidroximetil, neste caso considerado o precursor para a produção de metanol; e 3) a produção de metanol utilizando uma fonte de luz na região visível do espectro eletromagnético.

A segunda etapa desta apresentação demonstrará parte dos esforços e desafios de pesquisa para obter um conhecimento mais aprofundado sobre a dinâmica entre a recombinação de cargas no domínio semicondutor de silício e a cinética de transferência de elétrons para catalisadores moleculares imobilizados na superfície semicondutora. Utilizando espectroscopia de infravermelho estacionária e resolvida no tempo, foi possível caracterizar tempos de vida de recombinação de cargas da ordem de microssegundos e, também, demonstrar que a formação de uma camada de inversão permite que a transferência de elétrons ocorra em potenciais localizados energeticamente acima da banda de condução. E finalmente, utilizando do método eletroquímico de cronoamperometria, foi possível determinar que a taxa de transferência de elétrons é bastante lenta comparada à recombinação de portadores de cargas. Portanto, controlar a dinâmica entre estes dois processos cinéticos representa um desafio para a otimização de eficiência em operacionais de conversão de CO2 para combustíveis solares.