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Tese

CO2 capture by DBU superbase systems: structural aspects, vibrational spectroscopy, and adduct formation (2025)

  • Authors:
  • Autor USP: MORSELLI, GIOVANNI RODRIGUES - IQ
  • Unidade: IQ
  • DOI: 10.11606/T.46.2025.tde-04032026-174010
  • Subjects: DIÓXIDO DE CARBONO; ESPECTROSCOPIA; LÍQUIDOS IÔNICOS
  • Keywords: Adducts; Adutos; Captura de CO2; CO2 Capture; DBU; DBU; Espectroscopia vibracional; Superbase; Superbase; Vibrational Spectroscop
  • Agências de fomento:
  • Language: Inglês
  • Abstract: Este trabalho investiga a captura de CO2 por sistemas líquidos de superbase DBU (1,8-diazabiciclo[5.4.0]undec-7-eno), uma forte base amidínica amplamente utilizada para a captura de CO2. O estudo abrange dois tipos de sistemas: soluções de DBU com N,N’-dimetiltioureia (DMTU) e soluções de DBU com líquidos iônicos, na ausência ou na presença de água. Os objetivos principais foram identificar os produtos da absorção de CO2 e elucidar os mecanismos de absorção, considerando as contribuições físicas e químicas. Para isso, foram empregadas técnicas experimentais complementares, incluindo espectroscopia no infravermelho (IR) e Raman, ressonância magnética nuclear (RMN) e medidas de solubilidade de CO2. Cálculos teóricos de estrutura eletrônica foram realizados para obtenção de espectros vibracionais e perfis de reação, que forneceram suporte à interpretação dos dados experimentais e permitiram a análise de mecanismos de absorção. Inicialmente, uma caracterização vibracional da DBU e sua forma protonada foi realizada para se obter a atribuição correta das principais bandas e compreender o comportamento espectral da DBU frente à protonação. Foi possível elucidar o comportamento da banda característica de estiramento C=N da DBU, v(C=N), observada em 1611 cm-1, frente à protonação. Assim, com uma compreensão detalhada da espectroscopia vibracional da superbase DBU, foi possível caracterizar a captura de CO2 em soluções de DMTU em DBU em razão molar 1:2 (DMTU:DBU). Os espectros IR e Raman indicaram a presença de uma população minoritária de DMTU desprotonada e DBU protonada, [DBUH+][DMTU-], em solução, antes da exposição ao CO2. Sugere-se que a população de [DMTU] dirija a captura de CO2, que resulta na formação do aduto DMTU–CO2, conforme evidenciado pelo espectro HMBC (Heteronuclear Multiple Bond Correlation) de uma amostra contendo 13CO2.Os espectros Raman experimentais indicam o átomo de enxofre como sítio de ligação do CO2 a DMTU, dado pelo deslocamento para menor número de onda da banda de estiramento simétrico C=S, v(C=S), da DMTU frente a absorção de CO2. As soluções de DBU em líquidos iônicos (LIs) do ânion bis(trifluorometanosulfonil)imideto (TFSI) foram investigadas frente à absorção de CO2 em razão molar 1:10 (DBU:LI), e a influência da água foi verificada através de experimentos de absorção em sistema aberto, ou em misturas ternárias DBU:H2O:LI (1:1:10). No LI do cátion 1-etil-3- metilimidazólio (Emim), a absorção de CO2 em condições anidras resulta na formação do conhecido Emim-carboxilato, em que o CO2 se liga ao cátion desprotonado (zwitterion). Já na presença de água, a absorção ocorre pela formação do aduto DBU–CO2 estabilizado por uma molécula de água e pelo meio. A formação do aduto também foi observada no LI do cátion butiltrimetilamônio ([Btma][TFSI]) na presença de água. Uma análise espectroscópica detalhada de RMN e IR identificou de maneira inambígua os sinais atribuídos ao CO2 ligado à DBU (em [Emim][TFSI], 13C: 160 ppm; IR: Vas(NCN) e Vas(COO-), 1649 e 1667 cm-1) resultando na primeira evidência desta espécie química.
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 24.11.2025
    • Acesso à fonteAcesso à fonteDOI

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    Status:
    Nenhuma versão em acesso aberto identificada
    How to cite
    A citação é gerada automaticamente e pode não estar totalmente de acordo com as normas

    • ABNT

      MORSELLI, Giovanni Rodrigues. CO2 capture by DBU superbase systems: structural aspects, vibrational spectroscopy, and adduct formation. 2025. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-04032026-174010/. Acesso em: 13 abr. 2026.

    • APA

      Morselli, G. R. (2025). CO2 capture by DBU superbase systems: structural aspects, vibrational spectroscopy, and adduct formation (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-04032026-174010/

    • NLM

      Morselli GR. CO2 capture by DBU superbase systems: structural aspects, vibrational spectroscopy, and adduct formation [Internet]. 2025 ;[citado 2026 abr. 13 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-04032026-174010/

    • Vancouver

      Morselli GR. CO2 capture by DBU superbase systems: structural aspects, vibrational spectroscopy, and adduct formation [Internet]. 2025 ;[citado 2026 abr. 13 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/46/46136/tde-04032026-174010/

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