Ref.: MCoMge32-009
Apresentador: Markus Antonio de Oliveira Porangaba
Autores (Instituição): oliveira, l.r.(Universidade Federal de Pernambuco); Porangaba, M.A.(Universidade Federal de Pernambuco); ?ukasik, N.(Gda?sk University of Technology,); KULESZA, J.E.(UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO); Barros, B.S.(Universidade Federal de Pernambuco); Alves, K.G.(Universidade Federal de Pernambuco);
Resumo:
O hidrogênio é um vetor de energia sustentável e limpo capaz de desempenhar uma função de grande relevância na descarbonização da matriz energética mundial. No entanto, seu aproveitamento ainda é limitado devido à escassez de tecnologias de armazenamentos eficazes e seguras, principalmente quando comparado a outros sistemas disponíveis comercialmente. Uma solução promissora em desenvolvimento é o uso de líquidos orgânicos como containers moleculares de hidrogênio, abordagem que tem ganhado destaque nos últimos anos [1]. Neste contexto, o presente estudo teve como objetivo o desenvolvimento de um nanocatalisador a base de paládio suportado em derivados do grafeno, como material catalítico para a produção de hidrogênio a partir do ácido fórmico (AF). Assim, o óxido de grafeno (GO) foi previamente sintetizado pelo método de Hummers modificado, seguido da funcionalização com L-arginina. O material foi então utilizado como suporte para imobilização das nanopartículas de paládio (Pd), resultando no sistema Pd/ARG-rGO, que foi caracterizado por DRX, FTIR, MEV e TEM. Para termos comparativos, uma amostra de paládio suportado em óxido de grafeno (Pd/rGO) também foi sintetizada. Os resultados obtidos confirmaram a obtenção do GO e o sucesso da funcionalização do material com arginina, indicando também que a presença de grupos aminas (NH2) na superfície do material promoveu uma melhor dispersão e tamanhos pequenos das nanopartículas (NPs) de paládio imobilizadas. Além disso, de acordo com os dados obtidos por GC, o sistema Pd/ARG-rGO apresentou uma ótima seletividade para a rota de desidrogenação do ácido fórmico, inibindo totalmente a formação de monóxido de carbono. Em contraste, o catalisador Pd/rGO apresentou um maior tamanho de NPs de Pd, o que afetou significativamente o desempenho deste sistema. Assim, dentre os dois sistemas avaliados, o catalisador modificado com arginina apresentou o melhor resultado, produzindo um total de 78 mL de gás em 45 °C (60 minutos de reação), com valor de energia de ativação aparente de 59,77 Kj.mol-1 e TOF equivalente a 794,98 h-1. A excelente cinética catalítica pode ser atribuída ao tamanho das NPs e sua alta dispersão sobre o suporte, além da contribuição dos grupos NH2 na desprotonação das moléculas de AF [2]. Por fim, foram realizados testes de reciclagem para o sistema, no qual verificou-se atividade catalítica até o 4° ciclo reacional.
Referências:
[1] P. C. Rao and M. Yoon, “Potential liquid-organic hydrogen carrier (Lohc) systems: A review on recent progress,” Energies, vol. 13, no. 22, 2020, doi: 10.3390/en13226040.
[2] J. Han, Z. Zhang, Z. Hao, G. Li, and T. Liu, “Immobilization of palladium silver nanoparticles on NH2-functional metal-organic framework for fast dehydrogenation of formic acid,” J. Colloid Interface Sci., vol. 587, pp. 736–742, 2021, doi: 10.1016/j.jcis.2020.11.033.