Computational evaluation of MOFs for their adsorption and catalytic degradation performances with respect to chemical warfare agents

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Soares, Carla Vieira
• Orientador(a): Leitão, Alexandre Amaral
• Banca de defesa: Capaz, Rodrigo Barbosa , Abreu, Heitor Avelino de , Costa , Luiz Antônio Sodré da, Devautour-Vinot, Sabine
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Química
• Departamento: ICE – Instituto de Ciências Exatas
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Materiais híbridos porosos; MOF; Agentes de guerra química; Teoria do funcional da densidade; Catálise; Degradação; Monte Carlo; Hybrid porous materials; MOFs; Chemical warfare agents; Adsorption; Catalysis; Degradation; Monte Carlo simulations; Density functional theory calculations
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/11959

Esta tese de doutorado tem como objetivo realizar a avaliação computacional de uma vasta série de Redes Metalorgânicas (MOF) contendo Zr ou Ti como centros metálicos a fim de predizer suas performances com relação a adsorção e degradação dos agentes de guerra química: agentes neurotóxicos (Sarin e Soman), agentes vesicantes (Gás Mostarda) e seus simulantes Metilfosfonato de dimetilo, Isofluorofato, Pinacolyl metilfosfonato e Cloreto de 2- etiltioetilo. Cálculos baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) e simulações de Monte Carlo foram combinados para avaliar a capacidade adsortiva, a energia e os sítios de adsorção preferenciais para cada par MOF/CWA. A racionalização do banco de dados gerado foi posteriormente realizada, a fim de estabelecer relações estrutura-propriedade de adsorção levando em consideração descritores geométricos e eletrônicos que caracterizam as MOF, os CWA e também as interações CWA/MOF. Posteriormente, foram realizados cálculos de DFT para elucidar os mecanismos de degradação de CWA e seus simulantes utilizando MOF formadas por titânio ou zircônio, e analisar os principais estados da reação de degradação e as energias de ativação resultantes. E por fim, o mecanismo de hidrólise de uma série de Zr e TiMOF foi explorado por meio de cálculos de DFT com o objetivo de identificar os principais parâmetros que governam a estabilidade das MOF sob umidade. Espera-se que este estudo computacional releve MOF com elevado desempenho de captura/degradação a serem potencialmente aplicadas como filtros de CWA.