Ftalimidas como anólitos em batérias de fluxo redox totalmente orgânicas

dc.contributor.advisor1Ferreira, Marco Antonio Barbosa
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6874055640224407
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-4954-6691
dc.contributor.authorSilva, Rafaela Binda da
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/8800003742299471
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0009-0002-7910-3653
dc.contributor.refereeBernardino , Kalil
dc.contributor.refereeTormena , Claudio Francisco
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/3821650154644238
dc.contributor.refereeLatteshttp://lattes.cnpq.br/1713831308461293
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-6469-0245
dc.contributor.refereeorcidhttps://orcid.org/0000-0002-1508-0694
dc.date.accessioned2026-04-24T18:24:58Z
dc.date.issued2026-04-16
dc.description.abstractIn the context of developing sustainable materials for energy storage, phthalimides have emerged as promising candidates for application as anolytes in redox flow batteries. In this work, a large-scale computational screening of 5,705 phthalimide derivatives was performed, including a strategically designed subset of bio-based molecules derived from biomass. Structure–property analyses, grounded in principles of physical organic chemistry, were employed to elucidate trends related to redox potential and radical stability, properties that are fundamental to the performance of redox flow batteries. Statistical modeling and clustering analyses were used to refine the selection of the most promising candidates. Based on these results, four compounds with distinct properties were synthesized. Among them, the bio-based compound 8’ stood out, presenting favorable properties and being synthesized through a sustainable route involving a Diels–Alder reaction followed by aromatization. Electrochemical characterization of phthalimide 8’ revealed quasi-reversible redox behavior, high solubility in acetonitrile, and excellent stability over more than 2,000 redox cycles, with no evidence of chemical decomposition. These results highlight the potential of computational approaches to accelerate the discovery of robust, renewable, and high-performance organic materials for next-generation energy storage systems.eng
dc.description.resumoNo contexto do desenvolvimento de materiais sustentáveis para armazenamento de energia, as ftalimidas têm se destacado como candidatos promissores para aplicação como anólitos em baterias de fluxo redox. Neste trabalho, foi realizada uma triagem computacional em larga escala de 5.705 derivados de ftalimida, incluindo um subconjunto estrategicamente projetado de moléculas de origem renovável obtidas a partir da biomassa. Análises de estrutura–propriedade, fundamentadas em princípios da físico-química orgânica, foram empregadas para elucidar tendências relacionadas ao potencial redox e à estabilidade radicalar, propriedades fundamentais para o desempenho das baterias de fluxo redox. Modelagens estatísticas e análises de clusterização foram utilizadas para refinar a seleção dos candidatos mais promissores. A partir desses resultados, quatro compostos com propriedades distintas foram sintetizados. Destaca-se o composto biobased 8’, que apresentou propriedades favoráveis e foi sintetizado por meio de uma rota sustentável envolvendo reação de Diels–Alder seguida de aromatização. A caracterização eletroquímica da ftalimida 8’ indicou comportamento redox quase reversível, elevada solubilidade em acetonitrila e excelente estabilidade ao longo de mais de 2.000 ciclos redox, sem evidências de decomposição química. Esses resultados evidenciam o potencial de abordagens computacionais para acelerar a descoberta de materiais orgânicos robustos, renováveis e de alto desempenho para sistemas de armazenamento de energia de próxima geração.por
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
dc.description.sponsorshipIdCNPq processos n° 381789/2024-1, 350252/2024-6 e 181511/2024-0
dc.description.sponsorshipIdFAPESP processos n° 2013/07296-2, 2017/11986-5, 2020/10246-0, 2021/12394-0, 2022/11314-5, 2020/04796-8 e 2024/00752-7.
dc.identifier.citationSILVA, Rafaela Binda da. Ftalimidas como anólitos em batérias de fluxo redox totalmente orgânicas. 2026. Dissertação (Mestrado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/23986.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/23986
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química - PPGQ
dc.relation.urihttps://doi.org/10.1021/acs.joc.5c01283
dc.rightsAttribution-ShareAlike 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/br/
dc.subjectBatérias de fluxo redoxpor
dc.subjectFtalimidaspor
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA::FISICO-QUIMICA ORGANICA
dc.subject.ods7. Energia limpa e acessível
dc.titleFtalimidas como anólitos em batérias de fluxo redox totalmente orgânicaspor
dc.title.alternativePhthalimides as anolytes in fully organic redox flow batterieseng
dc.typeDissertação

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