Transformações Mecanoquímicas de Óxidos Metálicos: Nanopartículas Metálicas Suportadas em Óxidos e Geração de Materiais Defeituosos

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Mendes, Mattheus Henrique Morais
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Catálise; Catalys; Mecanoquímica; Mechanochemistry; Nanoparticles; Nanopartículas; Síntese; Synthesis; Vacâncias; Vacancies
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-15052025-130910/

Neste projeto de mestrado a rota mecanoquímica foi empregada na síntese de materiais de interesse tecnológico (óxidos defeituosos) e catalítico (nanopartículas). Neste contexto, a síntese das nanopartículas será realizada empregando uma rota mecanoquímica de “bottom-up” redução química e sem surfactante. Condições experimentais foram estabelecidas para comparar a intensidade do estresse aplicado aos materiais de Pd NPs suportadas em ZnO e Al2O3 usando dois dispositivos de moagem planetário e vibratório vertical. Os materiais passaram por uma sondagem de atividade em reações catalíticas de acoplamento C-C “Suzuki-Miyaura - CrossCoupling”, onde buscou-se comparar a atividade destes materiais. Após esta investigação foi observado a importância da integridade do suporte após a deposição das Pd NPs para a atividade catalítica. Os materiais compostos por ZnO se mostraram mais resistentes frente às condições de moagem, contrário ao Al2O3 que se fragmentou consideravelmente quando submetido às mesmas condições. Suportes com maior integridade da partícula para ancorar as nanopartículas de paládio permitem menor encapsulamento destas espécies e maior disponibilidade dos sítios ativos para a atividade catalítica. Outra parte deste mestrado foi dedicada às transformações e geração de defeitos, em especial de oxigênio, em óxidos semicondutores parcialmente redutíveis MoO3 e WO3. Os metais de óxido puro (MO) são limitados por conta de suas propriedades intrínsecas. Por esse motivo, a formação de defeitos é importante para se obter novos materiais com propriedades aprimoradas. Isso é realizado modificando a estrutura inicial do óxido, induzindo defeitos estruturais que podem ser geradas por diferentes técnicas. Aqui, por um processo “topdown” o emprego da mecanoquímica foi investigado pelo efeito químico/mecânico na formação de defeitos pontuais, especificamente vacâncias de oxigênio. Esta abordagem também envolveu o uso de dois diferentes dispositivos de moagem (vibração horizontal e planetária) com três meios reacionais diferentes baseadas no uso de agentes redutores (ácido ascórbico e borohidreto de sódio) e sem a presença destes, enfatizando neste último caso apenas o efeito de moagem. Como resultado deste estudo foi observado que o ácido ascórbico, um agente redutor de média força em solução, foi responsável por gerar a maior quantidade de defeitos de oxigênio independente do moinho empregado, demonstrando um possível mecanismo alternativo de redução em reações estritamente sólidas. Outra constatação ocorreu na comparação dos moinhos, onde o vibratório demonstrou maior capacidade de geração de defeitos do que o planetário, sendo este último uma moagem com maior estresse mecânico.