Grafite: Estratégias de Modificação Superficial e Potencial em Aplicações Catalíticas
Grafite, Catálise, Catalisador de átomo único, Catalisador nanoestruturado
Os catalisadores desempenham um papel central na indústria química à medida que reduzem a barreira de ativação das reações, tornando os processos mais rápidos, eficientes e energeticamente viáveis. Dentre as diversas classe de catalisadores, os nanoestruturados são os mais utilizados em processos industriais em decorrência de sua estabilidade e reciclabilidade. Recentemente, os catalisadores de átomo único (SACs) ganharam destaque por combinarem as vantagens da catálise homogênea e heterogênea em um mesmo material. Essas duas classes de materiais necessitam de um suporte para estabilizar a fase ativa e impedir a agregação de nanopartículas em catalisadores nanoestruturados ou de átomos metálicos em SACs. O grafite, um alótropo do carbono, possui propriedades intrínsecas que o torna um material promissor para ser usado como suporte, como resistência térmica, condução elétrica e inércia química. Dessa forma, esse trabalho investiga o potencial do grafite como um suporte no desenvolvimento de catalisadores para processos de oxidação de contaminantes emergentes. Pelo fato de o grafite possuir um caráter inerte, o material foi submetido a processos de modificação superficial para melhorar a interação com a fase ativa. No primeiro trabalho o grafite foi oxidado através do método de Hummers modificado e posteriormente o material foi aplicado com um suporte para imobilização de partículas de magnetita e usado para remoção de paracetamol e sulfametoxazol isolados e em uma mistura. Os resultados demonstraram elevada atividade catalítica do compósito e a atividade cocatalítica do paracetamol, modulando a atividade do material. Já em uma segunda etapa, é proposto o desenvolvimento de um SAC utilizando o grafite funcionalizado com boro como suporte para a ancoragem de átomos isolados de cobre e ferro. O material obtido será submetido a testes de caracterização para avaliar a dispersão metálica e testado como um catalisador para oxidação catalítica do paracetamol.