PPGQ | Pós-Graduação em Química

Catálise

A catálise é reconhecida como um dos pilares para o desenvolvimento sustentável, e está presente em diversos processos tecnológicos importantes para a indústria nacional. Nessa linha de pesquisa, busca-se o desenvolvimento e a caracterização de catalisadores homogêneos, heterogêneos, catalisadores quirais para reações enantiosseletivas, nanocatalisadores, fotocatalisadores, e a imobilização de biocatalisadores. Os sistemas resultantes obtidos são associados a metodologias sintéticas verdes visando a busca da química sustentável.

Os catalisadores homogêneos são conhecidos por sua eficiência e seletividade. Dentre os catalisadores homogêneos de interesse, citam-se os compostos de coordenação e organometálicos do bloco d, e catalisadores inspirados em enzimas, obtidos pela funcionalização de macromoléculas com grupos ativos, para a obtenção de enzimas artificiais eficientes. Tais catalisadores são aplicados em reações de hidrólise de ésteres e amidas, visando aplicações na terapia genética, detoxificação química de alimentos contaminados por pesticidas, degradação de estoques de armas químicas, e biotecnologia na síntese de fármacos. Além disso, estudos de mecanismos e seletividade em reações orgânicas, reconhecimento molecular e estudos de sistemas organizados são realizados e associados com cálculos computacionais.

Os catalisadores heterogêneos estão envolvidos em grande parte de processos industriais, aumentando a velocidade de reações com baixo custo, alta conversão e seletividade. Além disso, os catalisadores heterogêneos são reutilizáveis possibilitando processos mais verdes e sustentáveis. A crescente demanda por catalisadores heterogêneos envolve setores essenciais, como energia, degradação de poluentes emergentes e síntese orgânica, entre outros. Por exemplo, no setor energético, busca-se a síntese e caracterização de eletrocatalisadores para aplicação em reações de células a combustível.

O desenvolvimento de nanocatalisadores, na interface entre catálise homogênea e heterogênea, baseia-se em nanomateriais, como partículas inorgânicas de tamanho nanométrico e área de superfície grande, favorecendo os processos catalíticos, e propriedades específicas (nanomagnetismo, e atividade fotocatalítica). No campo da nanocatálise, busca-se a síntese e caracterização das propriedades catalíticas de nanopartículas metálicas; controle de tamanho, forma e composição na síntese de nanopartículas; e avaliação da catálise por metais e nanopartículas metálicas.

Atualmente a fotocatálise tem grande interesse para obtenção de energia limpa, degradação de contaminantes emergentes, e na química fina, na síntese de produtos de interesse, que são muito difíceis de obter por outros métodos. Os processos fotocatalíticos envolvem um catalisador, normalmente um semicondutor ou um fotossensitizador, e luz. Sendo que a luz é a fonte de energia que inicia os processos catalíticos sob condições brandas, acessíveis e economicamente viáveis.

Outro interesse de pesquisa nessa área envolve a imobilização de biocatalisadores (enzimas e células integras) em diferentes suportes (polímeros naturais e sintéticos) e usos como catalisadores em reações de esterificação, amidação, transesterificação e na resolução de racematos (aminas, álcoois) em meio não-aquoso, e obtenção de compostos quirais.