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Equipa
José Daniel Lago da Silva Neves Gouveia
Investigador Auxiliar
José R. B. Gomes
Investigador PrincipalDescrição
O amoníaco (NH3) é uma matéria-prima química crucial, amplamente utilizada em fertilizantes e aplicações industriais, e recentemente tem vindo a ser sugerido como um potencial transportador de hidrogénio [https://doi.org/10.1088/2515-7655/ac0d9f]. No entanto, a sua produção em larga escala permanece fortemente dependente do processo Haber-Bosch (HBP) utilizando catalisadores suportados por Fe, um método que requer altas temperaturas (>450 °C) e pressões (>100 bar) para superar a forte ligação tripla na molécula N2. Este processo é responsável por uma parte significativa do consumo global de energia e das emissões de gases com efeito de estufa, particularmente quando o H2 é derivado de combustíveis fósseis, o que leva à procura de alternativas [https://doi.org/10.1016/j.jechem.2019.01.027].A natureza fornece uma excelente fonte de inspiração para a fixação catalítica de nitrogénio atravésde nitrogenases, uma classe de metaloenzimas responsáveis pela redução biológica de azoto. Em situações normais, estas enzimas utilizam sítios ativos compostos por aglomerados ferro-molibdênio-enxofre (FeMoS) para facilitar a conversão gradual de N2 em NH3. Em condições limitadas de Mo, as bactérias dependem de vanádio (FeVS, por exemplo, PDB ID: 7AIZ) ou, menos comum, apenas Fe (FeS, por exemplo, PDB ID: 8BOQ). Inspirados pela arquitetura das nitrogenases, propomos investigar MXenos modificados, uma nova classe de materiais bidimensionais (2D), como plataformas promissoras para a fixação de nitrogénio.O projeto MINIONS usa teoria do funcional da densidade eletrónica (DFT) para investigar MXenos com estrutura M2CT2 como suporte de pequenas partículas metálicas. As simulações DFT fornecerão informações detalhadas sobre a termodinâmica e cinética da adsorção, ativação e subsequente hidrogenação de nitrogénio nesses materiais. Através do mapeamento de perfis de energia ao longo das vias de reação, identificaremos os mecanismos de reação preferenciais e os descritores que regem a eficiência catalítica. Os resultados obtidos poderão vir a ser utilizados para orientar esforços futuros com vista ao desenvolvimento de tecnologias mais sustentáveis para a síntese de NH3.
Coordenador
Coordenação
Universidade de Aveiro (UA)
Financiadores
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Acção Integrada Luso Alemã A-14/07
