Redução fotocatalítica do CO2 utilizando complexos de Fe(II) e Co(II)  contendo ligantes bis-(imidazol)fenildiimina

Autores

Palavras-chave:

Redução de CO₂, fotocatálise, complexo de ferro e cobalto, ligantes nitrogenados tetradentados

Resumo

Uma série de complexos contendo Fe(II) e Co(II) (Cat1-Cat4), foram sintetizados em uma única etapa a partir da condensação direta de um aldeído e diamina na presença de perclorato de ferro(II) ou cobalto(II). A redução fotocatalítica do CO₂ utilizando Cat1-Cat4 foi investigada usando [Ru(bpy)3]2+) e 1,3-dimetil-2-fenil-2,3-di-hidro-1H-benzo[d]imidazol (BIH). Após 24 horas de irradiação a 460 nm, Cat1 e Cat3 exibiram alta atividade para redução de CO₂ induzida por luz visível, com TON de 1.253 e 1.264, respectivamente. O monóxido de carbono (CO) foi o principal produto obtido para ambos os catalisadores, com seletividade superior a 71%. Em contraste, a presença de grupos retiradores de elétrons (Cl) no anel fenila (Cat2 e Cat4), impactou negativamente o desempenho catalítico. Experimentos adicionais de redução fotocatalítica de CO₂ foram conduzidos usando Cat1 para avaliar a influência dos parâmetros de reação na atividade e na seletividade do produto (CO vs. H₂). A redução da concentração de Cat1 de 50,0 μM para 3,12 μM levou a um aumento de aproximadamente 11 vezes no valor do TON (14.113), com seletividade de CO de 92%. Além disso, o rendimento e a seletividade de CO melhoraram com o aumento do teor de água na mistura reacional, atingindo um TON máximo de 1.814 e 81% de seletividade, quando foi utilizado 30% de teor de água. Para obter mais informações sobre o tempo de vida e a estabilidade das espécies ativas, a produtividade de CO e a distribuição do produto foram monitoradas ao longo do tempo (4, 24, 48, 72 e 96 horas). A produção de CO aumentou de forma constante durante todo o período de irradiação, atingindo um TON final de 1.531, enquanto a seletividade de CO permaneceu quase constante em aproximadamente 71%.

 

Biografia do Autor

  • Jorge F. Júnior, UFRGS

    Doutorando em Química pelo Instituto de Química da Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS - Porto Alegre-RS sob orientação do Prof. Dr. Osvaldo Lázaro Casagrande Junior (em andamento). Projeto: Catalisadores de Ferro(II) e Cobalto (II) contendo ligantes nitrogenados polidentados aplicados à redução foto- e eletrocatalítica do CO2 (conversão fotocatalítica de CO2 em produtos de valor para a cadeia da indústria química).Mestre em Química pelo Instituto de Química da Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS - Porto Alegre-RS (2014) sob orientação do Prof. Dr. Osvaldo Lázaro Casagrande Junior.MBA em Liderança, Inovação e Gestão 4.0 pela PUCRS - Porto Alegre-RS (2022)Especialista em Gestão de Projetos de Inovação pela Fundação Instituto de Administração (FIA) - Porto Alegre-RS (2014).Graduado em Química pelo Instituto de Química da Universidade Estadual Paulista - UNESP - Araraquara-SP (2010).Graduado em Informática - ênfase em Gestão da Produção Industrial pela FATEC - Jaú-SP (2005).Experiência 1: Gestão da Inovação corporativa, governança de inovação, estratégia de inovação e aplicação da técnica de Design Thinking para gerar ideias e solucionar problemas, entregando valor positivo para a vida das pessoas.Experiência 2: Gestão de projetos de Pesquisa e Desenvolvimento (PD) na área de Inovação Tecnologia de empresa privada no setor petroquímico e polímeros. Bem como, em processos de Scale-Up de tecnologias (laboratório - piloto - industrial).Experiência 3: Ressonância Magnética Nuclear (RMN) líquido e sólido. Estudos analíticos de compostos orgânicos, inorgânicos, organometálicos e produtos naturais. Realização das análises, interpretação dos resultados e abastecimento dos equipamentos com Hélio e Nitrogênio líquidos.Áreas de concentração:* Catálise homogênea.* Catálise heterogênea (Ziegler-Natta e Metalocenos) para produção de PP e PE.* Fotocatálise.* Processos Oxidativos Avançados (Fenton e Foto-Fenton).* Gestão da Inovação* Design Thinking* Economia Circular (

  • Prof. Dr. Osvaldo L. Casagrande Jr., UFRGS

    Possui graduação em Química pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (1987) e doutorado em Química Inorgânica pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (1991). Realizou pos-doutoramento junto a University of Iowa (USA) sob orientação do Prof. Richard F. Jordan (1996-1998). Foi professsor visitante na University of Rennes-França (2004) e na Peking University- China (2019). Foi diretor da Divisão de Catálise da Sociedade Brasileira de Química no biênio 2004-2006. Foi Coordenador do Programa de Pós-graduação em Química no período de 2009-2012. Atualmente é Professor Titular do Departamento de Química Inorgânica / Instituto de Química - UFRGS. Tem experiência na área de Química, com ênfase em Compostos Organometálicos, atuando principalmente no desenvolvimento de sistemas catalíticos aplicados a produção seletiva de olefinas-alfas, poliolefinas e captura e valorização do dióxido de carbono (CO2).

  • Laura L. Gomes, UFRGS

    Possui ensino-medio-segundo-graupelo Colégio João XXIII(2016). Atualmente é Bolsista de Iniciação Científica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Tem experiência na área de Engenharia Química.

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Publicado

31-10-2025

Edição

v. 1 n. 1 (2025): 23ºCBCAT

Seção

Biocatálise e catálise homogênea