Das Montanhas de Minas ao Oceano: Os Caminhos da Ciência para um Futuro Sustentável
20 a 25 de outubro de 2025
Trabalho 22333
| ISSN | 2237-9045 |
|---|---|
| Instituição | Universidade Federal de Viçosa |
| Nível | Graduação |
| Modalidade | Pesquisa |
| Área de conhecimento | Ciências Exatas e Tecnológicas |
| Área temática | Dimensões Ambientais: ODS7 |
| Setor | Departamento de Química |
| Bolsa | FAPEMIG |
| Conclusão de bolsa | Sim |
| Apoio financeiro | FAPEMIG |
| Primeiro autor | Wesley Clayton Primarte Aquino |
| Orientador | JEMMYSON ROMARIO DE JESUS |
| Outros membros | RENATA PEREIRA LOPES MOREIRA |
| Título | Desenvolvimento de uma heteroestrutura MOF-on-MOF como suporte para catalisador para a evolução de hidrogênio verde a partir de hidreto metálico |
| Resumo | Os combustíveis fósseis são uma das principais fontes de energia utilizadas atualmente. Porém, além destes serem um recurso finito, sua queima produz como subprodutos gases que intensificam o efeito estufa. Devido à crescente demanda energética e a necessidade de buscar fontes renováveis e limpas de energia, torna-se necessário uma mudança na matriz energética. O hidrogênio verde (H2V) surge como uma fonte promissora de energia limpa para substituição de derivados de petróleo, devido sua alta densidade energética e não produção de gases estufa em sua queima. No entanto, ele é altamente explosivo e de difícil armazenamento. Dessa forma, hidretos metálicos, como o borohidreto de sódio (NaBH4), têm sido utilizados como armazenadores de H2V. Porém, a cinética dessa produção de H2V via hidretos metálicos é lenta e demanda o uso de catalisadores eficientes. Neste trabalho, foi sintetizada uma heteroestrutura MOF-on-MOF de cobalto e zircônio para suporte para catalisador para a evolução de hidrogênio verde (H2V) a partir de NaBH4. Para a síntese fora utilizadas duas MOFs precursoras: a Co-MOF e Zr-MOF. Os materiais sintetizados Zr-MOF, Co-MOF e Zr-MOF-on-Co-MOF foram caracterizados por (Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura acoplada à Dispersão de Energia de Raios-X (MEV-EDS), área de superfície de Brunauer–Emmett–Teller (BET), Difração de Raios-X (DRX) e Análise Termogravimétrica (TGA). Foi sintetizado um catalisador de nanopartículas de Ru suportadas na heteroestrutura para a evolução de H2, o qual foi caracterizado através de Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Uma otimização multivariada foi empregada baseada em um planejamento fatorial 23 com delineamento composto central (DCC) considerando as variáveis (i) temperatura (298,15; 308,15 e 328,15 K), (ii) dosagem de catalisador (5, 10 e 20 mmol%) e (iii) concentração de NaOH (0,05; 0,10 e 0,15 mol L-1) e a condição ótima para as evoluções foi utilizando 10 mmol% de Ru, em temperatura de 50 °C e adicionando NaOH 0,05 mol L-1. O catalisador Ru/Zr-MOF-on-Co-MOF produziu um HGR de 23681 mL min-1 g-1. Um estudo de influência da temperatura foi realizado e a energia de ativação (Ea) encontrada foi de 33,83 kJ mol-1. Foi empregado um estudo de durabilidade e o catalisador teve manteve o rendimento na evolução de hidrogênio durante 4 ciclos. Um estudo de reciclabilidade foi empregado e o catalisador manteve alto rendimento na produção de H2 durante 10 ciclos. O Efeito Cinético Isotópico (KIE) calculado foi 3,17 que apontou para a água como etapa determinante da velocidade da reação devido a etapa de dissociação da ligação O-H que antecede as etapas de dissociação da ligação B-H do ânion borohidreto. Os resultados mostraram que a heteroestrutura Zr-MOF-on-Co-MOF pode ser empregada como suporte para catalisador eficiente para a produção de H2V. |
| Palavras-chave | MOF-on-MOF, Evolução de Hidrogênio, Energia Limpa |
| Forma de apresentação..... | Painel |
| Link para apresentação | Painel |
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