Bolsa 12/13934-9 - Química computacional, Metais de transição - BV FAPESP
Identificação dos mecanismos de empacotamento de metais de transição em nanopartículas {\it core-shell} utilizando a Teoria do Funcional da Densidade
Processo: 12/13934-9
Beneficiário: Ricardo Kita Nomiyama
Assunto(s): Química computacional Metais de transição Teoria do funcional da densidade
Um dos principais problemas existentes para o uso comercial de etanol em células de combustível é o desenvolvimento de catalisadores eficientes, estáveis e com baixo custo de produção. Um catalisador típico é composto por partículas de metais de transição depositadas sobre óxidos (CeO2, Al2O3, ZrO2, SiO2, etc). Pt, Rh e Pd estão entre os sistemas mais estudados para entender o processo de eletro-oxidação do etanol, entretanto, existe um grande número de problemas em aberto devido principalmente a formação de um grande número de produtos intermediários, muitos dos quais não são identificados de forma precisa, podendo afetar diretamente a performance da eletro-oxidação do etanol, assim como o alto custo destes elementos. Portanto, existem vários interesses para o desenvolvimento de novos catalisadores que possam contribuir diretamente para melhorar a reação da eletro-oxidação do etanol ou mesmo de outras reações químicas. Nos últimos anos, um grande número de estudos experimentais têm sugerido que nanopartículas (NPs) de metais de transição podem contribuir de forma significativa para a solução destes problemas devido a alta reatividade observada em NPs em comparação com partículas macroscópicas e devido a possibilidade de combinar dois ou mais elementos químicos nas NPs. Vários estudos têm obtido que estruturas denominadas de core-shell, nas quais o caroço das partículas é composto por um elemento, enquanto a superfície é recoberta por outro elemento, podem contribuir diretamente para reduzir o custo dos catalisadores e/ou aumentar sua capacidade catalítica. Por exemplo, o caroço pode ser formado por cobalto, cobre, etc, enquanto o mesmo pode ser recoberto por átomos de Pt, Rh, Pd, etc. Apesar do grande número de estudos existentes (ver abaixo) para NPs com estrutura tipo core-shell, existem um grande número de questões em aberto: (i) Quais metais de transição podem formar estruturas estáveis tipo core-shell? (ii) Quais são os mecanismos que determinam a estabilidade das NPs tipo core-shell? (iii) Qual é a magnitude das alterações na reatividade das NPs devido a formação de estruturas tipo core-shell? Para contribuir com a solução destes problemas, neste projeto de mestrado, o aluno Ricardo Kita Nomiyama terá o objetivo de estudar a formação, estabilidade, estrutura eletrônica e reatividade de NPs tipo core-shell utilizando métodos de primeiros princípios (teoria do funcional da densidade).