Fotocatálise mediada por nitretos de carbono cristalinos aplicada na valorização de nitroaromáticos

dc.contributor.advisor1Teixeira, Ivo Freitas
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9782517948999001
dc.contributor.advisor1orcidhttps://orcid.org/0000-0002-4356-061X
dc.contributor.authorRocha, Guilherme de Freitas Silva Rodrigues
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/6272319886260697
dc.contributor.authororcidhttps://orcid.org/0000-0003-4054-2536
dc.date.accessioned2025-03-18T17:41:03Z
dc.date.issued2024-09-27
dc.description.abstractCarbon nitrides are a class of inorganic polymeric compounds composed of carbon and nitrogen with a C3N4 ratio. Over the past decades, carbon nitrides have been extensively studied due to their significant photocatalytic potential for energy conversion reactions and organic synthesis. However, many of the materials reported in the literature exhibit low crystallinity and reproducibility. In this work, highly crystalline carbon nitrides were synthesized by the thermal condensation of melamine in the presence of NaCl, thus achieving greater control during the polymerization process. The obtained material has a poly(heptazine imide) (PHI) structural organization with negative charges stabilized by Na+ cations. The ionic nature of this metal allows for the substitution of alkali cations by transition metals through a cation exchange process in aqueous medium. The PHI structure enables strong coordination of transition metals to nitrogen atoms with high dispersion, which can be classified as single-atoms. Single-atom-based catalysts represent the latest frontier in maximizing surface area per mole of metal, combined with a coordination environment that simulates coordination compounds, thus acting as a bridge between homogeneous and heterogeneous catalysis. In addition to the possibility of metal coordination, the PHI structure is also susceptible to protonation in the presence of strong acids, leading to the formation of a new structure with acidic properties (H-PHI). Materials synthesized by these two approaches were applied in reactions of great chemical interest. Ni-PHI was used in hydrogen transfer reactions to reduce nitrobenzene to aniline using H2O under sustainable and renewable reaction conditions. Meanwhile, H-PHI was employed in the one-step photocatalytic synthesis of quinoline derivatives from nitrobenzene and ethanol under mild conditions.eng
dc.description.resumoNitretos de carbono são uma classe de compostos polimérico inorgânicos a base de carbono e nitrogênio com proporção C3N4. Os nitretos de carbono vêm sendo profundamente estudados nas últimas décadas devido ao seu grande potencial fotocatalítico para reações de conversão de energia e síntese orgânica. Entretanto, boa parte dos materiais reportados em literatura apresentam um baixo grau de cristalinidade e reprodutibilidade. Neste trabalho foram sintetizados nitretos de carbono de alta cristalinidade pela reação de termo condensação da melamina na presença de NaCl, obtendo assim maior controle durante o processo de polimerização. O material obtido tem organização estrutural do tipo poli(heptazina imida) (PHI) dotado de cargas negativas que estão estabilizadas por cátions Na+. A característica iônica desse metal permite a substituição dos cátions alcalinos por metais de transição por meio de um procedimento de troca catiônica em meio aquoso. A estrutura do PHI permite uma forte coordenação de metais de transição à átomos de nitrogênio com alta dispersão, podendo ser classificados como single-atoms. Catalisadores baseados em single-atoms são a última fronteira na maximização de área superficial por mol de metal, aliado a um ambiente de coordenação que simula compostos de coordenação, agindo assim como um elo entre catálise homogênea e heterogênea. Além da possibilidade de coordenação de metais a estrutura do PHI também é suscetível a protonação na presença de ácidos fortes, levando a formação de uma nova estrutura com propriedades ácida (H-PHI). Materiais sintetizados por essas duas abordagens foram aplicados em reações de grande interesse químico. O Ni-PHI foi utilizado em reações de transferência de hidrogênio para redução do nitrobenzeno a anilina a partir da H2O utilizando condições reacionais sustentáveis e renováveis. Já o H-PHI foi usado na síntese fotocatalítica em uma etapa de derivados de quinolina a partir de nitrobenzeno e etanol em condições brandas.
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)
dc.description.sponsorshipId2022/04748-9
dc.identifier.citationROCHA, Guilherme de Freitas Silva Rodrigues. Fotocatálise mediada por nitretos de carbono cristalinos aplicada na valorização de nitroaromáticos. 2024. Dissertação (Mestrado em Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/21579.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/21579
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.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectNitretos de Carbono
dc.subjectPoli(Heptazina Imida)
dc.subjectNitrobenzeno
dc.subjectSingle-Atom Catalysts (SACs)eng
dc.subjectCarbon Nitrideeng
dc.subjectNitrobenzeneeng
dc.subjectPoly(heptazine imide)eng
dc.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA INORGANICA::FOTO-QUIMICA INORGANICA
dc.titleFotocatálise mediada por nitretos de carbono cristalinos aplicada na valorização de nitroaromáticos
dc.title.alternativePhotocatalysis mediated by crystalline carbon nitrides applied to the valorization of nitroaromaticseng
dc.typeDissertação

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