Catálise Heterogênea
Uma das linhas de pesquisa do GFQSI é a catálise heterogênea. Esta linha de pesquisa é crucial para desenvolver novos materiais catalíticos e entender melhor suas propriedades e aplicações industriais, contribuindo significativamente para avanços em diversas áreas da química e engenharia.
O grupo trabalha com diversas abordagens, incluindo a investigação computacional da dopagem metálica em MOFs e a adsorção de moléculas em diversos materiais, como materiais lamelares e óxidos. Destacam-se os trabalhos sobre nanotubos de MoS2 para hidrodesulfurização e a conversão de glicerol residual utilizando catalisadores de SiO2 mesoporosos modificados com Al. Além disso, o grupo investigou a adsorção de porfirina de ferro(III) em hidróxidos duplos lamelares de Zn/Al-CO3, a troca aniônica na superfície basal de hidróxidos duplos lamelares e o estudo de catalisadores HDT desativados por espécies de Si. Outras pesquisas incluem a ativação ácida de argilas minerais, a liberação sustentável de fosfato na agricultura, e as interações de van der Waals e propriedades do grafite e MoS2. O grupo também explorou a estrutura, estabilidade e propriedades de adsorção do ZIF-9, a catálise da reação de deslocamento gás-água em superfícies bimetálicas de Cu-Au, e o papel dos dopantes de Zn2+ na catálise ácido-básica na superfície de MgO(001). A investigação da intercalação de hidróxidos duplos lamelares e sais de hidróxidos lamelares, o estudo da oxidação de CO em catalisadores de Au/TiO2, e a adsorção de pequenas moléculas no MIL-140A (Zr) também são destaques.
O grupo trabalha com diversas abordagens, incluindo a investigação computacional da dopagem metálica em MOFs e a adsorção de moléculas em diversos materiais, como materiais lamelares e óxidos. Destacam-se os trabalhos sobre nanotubos de MoS2 para hidrodesulfurização e a conversão de glicerol residual utilizando catalisadores de SiO2 mesoporosos modificados com Al. Além disso, o grupo investigou a adsorção de porfirina de ferro(III) em hidróxidos duplos lamelares de Zn/Al-CO3, a troca aniônica na superfície basal de hidróxidos duplos lamelares e o estudo de catalisadores HDT desativados por espécies de Si. Outras pesquisas incluem a ativação ácida de argilas minerais, a liberação sustentável de fosfato na agricultura, e as interações de van der Waals e propriedades do grafite e MoS2. O grupo também explorou a estrutura, estabilidade e propriedades de adsorção do ZIF-9, a catálise da reação de deslocamento gás-água em superfícies bimetálicas de Cu-Au, e o papel dos dopantes de Zn2+ na catálise ácido-básica na superfície de MgO(001). A investigação da intercalação de hidróxidos duplos lamelares e sais de hidróxidos lamelares, o estudo da oxidação de CO em catalisadores de Au/TiO2, e a adsorção de pequenas moléculas no MIL-140A (Zr) também são destaques.
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Troca Iônica
Uma das linhas de pesquisa do GFQSI é a troca iônica.
O grupo já trabalhou com várias abordagens para explorar as propriedades e aplicações desse processo. Destacam-se os estudos computacionais de interações moleculares em hidróxidos duplos lamelares (LDH), incluindo simulações de dinâmica molecular e DFT sobre a intercalação de formamida nesses materiais. Além disso, a exploração computacional da troca aniônica na superfície basal de LDHs e a investigação teórica sobre novos materiais bidimensionais a partir da esfoliação de sais de hidróxidos lamelares são áreas de interesse. O grupo também se dedicou à análise estrutural e termodinâmica da estabilidade e troca aniônica de LDHs de Mg-Al-HPO4, bem como à análise estrutural de LDHs baseados em gibbsita desidratada. Estudos ab initio de LDHs contendo ferro e seu potencial uso como fertilizante também foram realizados. Essas pesquisas são fundamentais para o desenvolvimento de novos materiais com capacidade de troca iônica, que possuem diversas aplicações industriais, incluindo a purificação de água, a captura de poluentes e o desenvolvimento de catalisadores mais eficientes.
O grupo já trabalhou com várias abordagens para explorar as propriedades e aplicações desse processo. Destacam-se os estudos computacionais de interações moleculares em hidróxidos duplos lamelares (LDH), incluindo simulações de dinâmica molecular e DFT sobre a intercalação de formamida nesses materiais. Além disso, a exploração computacional da troca aniônica na superfície basal de LDHs e a investigação teórica sobre novos materiais bidimensionais a partir da esfoliação de sais de hidróxidos lamelares são áreas de interesse. O grupo também se dedicou à análise estrutural e termodinâmica da estabilidade e troca aniônica de LDHs de Mg-Al-HPO4, bem como à análise estrutural de LDHs baseados em gibbsita desidratada. Estudos ab initio de LDHs contendo ferro e seu potencial uso como fertilizante também foram realizados. Essas pesquisas são fundamentais para o desenvolvimento de novos materiais com capacidade de troca iônica, que possuem diversas aplicações industriais, incluindo a purificação de água, a captura de poluentes e o desenvolvimento de catalisadores mais eficientes.
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Adsorção Molecular
A linha de pesquisa em adsorção molecular do Grupo de Físico-Química de Sólidos e Interfaces (GFQSI) investiga como moléculas interagem com superfícies sólidas, combinando técnicas experimentais e teóricas para otimizar processos catalíticos e de separação.
Um bom exemplo dessa linha é um estudo que analisou a adsorção de monóxido de carbono (CO) em filmes finos de óxido de magnésio (MgO), mostrando que defeitos de superfície aumentam a capacidade de adsorção, utilizando simulações computacionais para entender as interações a nível atômico. Outra pesquisa focou na adsorção de pequenas moléculas, como água e álcoois, em materiais mesoporosos modificados com diferentes metais, utilizando uma combinação de experimentos e simulações para analisar a capacidade de adsorção e os mecanismos de interação. O grupo também utiliza simulações de dinâmica molecular e métodos de primeiros princípios (DFT) para prever o comportamento de adsorção de diferentes moléculas em superfícies catalíticas. Esses estudos ajudam a entender as interações a nível atômico e a projetar novos materiais com propriedades de adsorção otimizadas. Além disso, investiga-se como a funcionalização de superfícies, como a incorporação de grupos funcionais específicos, pode afetar a adsorção de moléculas alvo. Esses estudos são importantes para o desenvolvimento de catalisadores e adsorventes mais seletivos e eficientes.
Essas pesquisas abrangem uma ampla gama de tópicos relevantes para a adsorção molecular e contribuem significativamente para o avanço da química de materiais e a eficiência dos processos industriais.
Um bom exemplo dessa linha é um estudo que analisou a adsorção de monóxido de carbono (CO) em filmes finos de óxido de magnésio (MgO), mostrando que defeitos de superfície aumentam a capacidade de adsorção, utilizando simulações computacionais para entender as interações a nível atômico. Outra pesquisa focou na adsorção de pequenas moléculas, como água e álcoois, em materiais mesoporosos modificados com diferentes metais, utilizando uma combinação de experimentos e simulações para analisar a capacidade de adsorção e os mecanismos de interação. O grupo também utiliza simulações de dinâmica molecular e métodos de primeiros princípios (DFT) para prever o comportamento de adsorção de diferentes moléculas em superfícies catalíticas. Esses estudos ajudam a entender as interações a nível atômico e a projetar novos materiais com propriedades de adsorção otimizadas. Além disso, investiga-se como a funcionalização de superfícies, como a incorporação de grupos funcionais específicos, pode afetar a adsorção de moléculas alvo. Esses estudos são importantes para o desenvolvimento de catalisadores e adsorventes mais seletivos e eficientes.
Essas pesquisas abrangem uma ampla gama de tópicos relevantes para a adsorção molecular e contribuem significativamente para o avanço da química de materiais e a eficiência dos processos industriais.
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