Banca de DEFESA: LANNA EMILLI BARBOSA LUCCHETTI

Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
STUDENT : LANNA EMILLI BARBOSA LUCCHETTI
DATE: 26/06/2023
TIME: 16:00
LOCAL: https://meet.google.com/esz-muic-atx
TITLE:

TEORIA DO FUNCIONAL DA DENSIDADE APLICADA A PROCESSOS ELETROQUÍMICOS  UTILIZANDO O MODELO DO ELETRODO DE HIDROGÊNIO COMPUTACIONAL

PAGES: 62
BIG AREA: Ciências Exatas e da Terra
AREA: Química
SUBÁREA: Físico-Química
SPECIALTY: Química Teórica
SUMMARY:

O aumento na contaminação do meio ambiente por poluentes orgânicos, alguns dos quais são disruptores endócrinos associados a diversos problemas de saúde, é uma grande motivação para o desenvolvimento de novos métodos de tratamento de água. A remoção desses compostos de água de consumo e esgoto ainda é um desafio, visto que estes vêm de diversas fontes e apresentam diferentes estruturas químicas. Processos eletroquímicos oxidativos avançados possuem excelente potencial para essa aplicação, nos quais, o peróxido de hidrogênio é eletrogerado na reação de redução de oxigênio por um mecanismo de 2 elétrons. Este é um forte agente oxidante, capaz de degradar diversos poluentes orgânicos e disruptores endócrinos de forma não-seletiva. Este estudo teve como objetivo investigar a reação de redução de oxigênio, mais especificamente voltada para a eletrogeração de peróxido de hidrogênio, em materiais à base de carbono e óxidos metálicos utilizando teoria do funcional da densidade (DFT) e métodos computacionais. Para tal, uma revisão na literatura dos últimos quatro anos foi feita, para identificar as tendências atuais na área de catálise teórica e os modelos utilizados para descrever esses sistemas. Observou-se uma grande quantidade de trabalhos teóricos utilizando grafeno funcionalizado com diferentes átomos/defeitos. Tais materiais foram empregados como proposta para descrever materiais a base de carbono, que compõem as superfícies de catalisadores empregados em eletrodos. Além disso, identificou-se uma metodologia recente, o modelo do eletrodo de hidrogênio computacional, como forma principal de investigar a termodinâmica dos processos eletroquímicos, reduzindo o tempo de cálculo necessário. Baseado em trabalhos experimentais previamente desenvolvidos pelo grupo de pesquisa, o óxido de cério foi selecionado como ponto de partida e, baseado na busca realizada na literatura, empregou-se o modelo do eletrodo de hidrogênio computacional para determinar a atividade catalítica de diferentes superfícies. Os resultados obtidos indicaram que, dentre as superfícies selecionadas para esse estudo, o plano (100) possui a melhor atividade catalítica para a eletrogeração de peróxido de hidrogênio quando apenas superfícies estequiométricas são consideradas. A seguir, observou-se que com a presença de vacâncias de oxigênio na rede, superfícies de baixo índice, que não possuiriam atividade catalítica — (110) e (111) — podem promover a reação, mostrando assim a importante contribuição de vacâncias de oxigênio para a atividade catalítica do óxido de cério. Por fim, a eletrogeração de peróxido de hidrogênio a partir da reação de oxidação da água — outra rota de reação alternativa a redução de oxigênio — foi proposta teoricamente. Os resultados indicaram que a superfície estequiométrica (110), inicialmente inativa para a produção de peróxido de hidrogênio pela redução de oxigênio, pode ser uma boa candidata para essa aplicação. Essa parte do estudo pode servir de motivação para futuros trabalhos experimentais. Em suma, no decorrer desse projeto de pesquisa, excelentes resultados experimentais prévios foram correlacionados com simulações computacionais ao nível atomístico. Também foram obtidas informações inéditas sobre a atividade catalítica de superfícies de óxido de cério, com cálculos teóricos utilizando DFT, finalmente esclarecendo e corroborando observações experimentais e gerando dados teóricos que podem ser empregados para síntese e otimização de novos materiais.

COMMITTEE MEMBERS:
Presidente - Interno ao Programa - 1544381 - MAURO COELHO DOS SANTOS
Membro Titular - Examinador(a) Externo ao Programa - 1760410 - JEVERSON TEODORO ARANTES JUNIOR
Membro Titular - Examinador(a) Externo à Instituição - PATRICIA ALVES CARNEIRO - UFF
Membro Titular - Examinador(a) Externo à Instituição - SAMIRA SIAHROSTAMI - UOFC
Membro Titular - Examinador(a) Externo à Instituição - LEANDRO SEIXAS ROCHA - UPM
Membro Suplente - Examinador(a) Interno ao Programa - 1544403 - MAURICIO DOMINGUES COUTINHO NETO
Membro Suplente - Examinador(a) Externo ao Programa - 2604737 - EVERALDO CARLOS VENANCIO
Membro Suplente - Examinador(a) Externo à Instituição - ALBERICO BORGES FERREIRA DA SILVA - USP