Redução eletroquímica de CO2 para produtos C1 e C2+ sobre catalisadores formados por complexos de cobre com potencial comportamento dinâmico entre ligante-Cu2+ e Cu metálico

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Romano, Rafael Luiz
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: complexos de cobre; copper complexes; EC-MS online; electrochemical CO2 reduction; EPR spectroscopy; espectroscopia de EPR; in-situ XAS; Lead UPD; online EC-MS; redução eletroquímica de CO2; reestruturação; restructuring; UPD de chumbo; XAS in-situ
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-24112025-172810/

A Redução Eletroquímica de CO2 (RECO2) possibilita a obtenção de diversos produtos de interesse comercial. Entretanto, o uso da RECO2 em dispositivos práticos é limitado pelos elevados sobrepotenciais necessários e pela baixa seletividade. Assim, esforços têm sido direcionados para o desenvolvimento de eletrocatalisadores mais ativos, seletivos e estáveis. No presente trabalho, realizou-se um estudo sobre as propriedades eletrocatalíticas de complexos de cobre insolúveis em água para a RECO2. Em particular, considerou-se o [Cu(bzimpy)Cl2] e o [Cu(pyrben)2(NO3)]NO3, em que bzimpy e pyrben referem-se aos ligantes 2,6-bis(2-benzimidazolil)piridina e 2-(2-piridil)benzimidazol, respectivamente. Constatou-se que ambos os complexos são ativos para a RECO2 e promovem a formação de até 7 produtos em -1,24 V vs. ERH: H2, CO, CH4, C2H4, C2H5OH, HCOOH e CH3COOH. As medidas de espectroscopia de absorção de raios X in-situ e de underpotential deposition de chumbo sugeriram que os sítios ativos para a RECO2 são formados por espécies de Cu0 de baixa coordenação, contendo o plano (100) como faceta dominante, o que está de acordo com a elevada eficiência faradaica para produtos C2 (~45%) exibida por ambos os complexos em -1,24 V. Por meio de experimentos de espectroscopia e de análises quantitativas de produtos, obteve-se que o [Cu(bzimpy)Cl2] deve apresentar uma reestruturação parcialmente reversível em condições anódicas, regenerando a fração principal do complexo, [Cu(bzimpy)]2+, e sua geometria.