Estudo Teórico da Adsorção de Gases Leves nas Redes Metalorgânicas SIFSIX-2-Cu, SIFSIX-2-Cu-i e SIFSIX-3-Cu.

Abstract

O dióxido de carbono, assim como outros gases leves denominados gases estufa, afetam de maneira negativa o sistema de temperatura global, agravando o efeito estufa desde a primeira revolução industrial. Mesmo a concentração nunca ter sido constante, a atividade antropogênica fez com que concentração desses gases na atmosfera aumentar de maneira exponencial. Por essa razão, países adotam estratégias para reduzir a concentração desses gases na atmosfera. O sequestro e captura de gases mostrou-se ser uma medida promissora na redução de gases estufa. O uso de alcanoaminas foi de grande relevância nesse processo, porém seu custo de reciclagem foi se elevando ao ponto de ser um material inviável para a adsorção de gases estufa, em especial o CO₂ devido sua quantidade. A utilização de redes metalorgânicas, materiais híbridos que sua topologia consiste em ligantes orgânicos coordenados a nós metálicos. Esses materiais de alta porosidade e grande área superficial aumentou o interesse em diversos campos de estudo, desde a catalise heterogênea até o transporte controlado de fármacos. Em 1999, Omar Yaghi utilizou esses materiais para a adsorção seletiva de gases, com foco em CO₂. Recentemente, a família SIFSIX se mostrou promissora na captura seletiva de CO₂, utilizando de unidades orgânicas de 1,2-di(piridin-4-il)etino e pilares inorgânicos a base de SiF₆²⁻. Nessa família, as redes metalorgânicas SIFSIX-2-Cu, SIFSIX-2-Cu-i e SIFSIX-3-Cu mostraram-se capazes de realizar a adsorção seletiva de CO₂ com uma alta capacidade em relação as suas concorrentes. A estrutura SIFSIX-3-Cu é a atual recordista de captura seletiva de CO₂. Por isso, o mecanismo de adsorção para gases leves é investigado utilizando-se DFT. A adsorção dos gases CH₄, CO₂, CO, H₂, N₂ e O₂ nas redes metalorgânicas SIFSIX-2-Cu, SIFSIX-2-Cu-i e SIFSIX-3-Cu foi estudada, afim de se entender o processo de adsorção dessa família. Resultados indicam a seletividade do CO₂ ser produto de seu alto momento de quadrupolo, onde o grupo aniônico, SiF₆²⁻, teve um papel importante para a adsorção.