Preparação e caracterização de eletrodos nanoestruturados de TiO2 modificados com estruturas metal orgânico (MOFs) para a aplicação na pré-concentração e redução de CO2

Resumo

O dióxido de carbono (CO2) é um dos principais gases responsáveis pelo efeito estufa e em altas concentrações na atmosfera vem ocasionando diversas alterações climáticas afetando diretamente a sobrevivência de alguns ecossistemas e a qualidade de vida da humanidade. Na tentativa de minimizar este problema, diferentes metodologias estão sendo propostas para diminuir a concentração de CO2 na atmosfera. Dentre as diferentes metodologias os processos fotoeletrocatalíticos são bastante utilizados, pois podem reduzir a molécula de CO2 a compostos de alto valor agregado como CO, CH4, CH3OH, HCHO e HCOOH entre outros. No entanto, esta metodologia apresenta algumas limitações como: baixa solubilidade de CO2 em meio aquoso, baixa seletividade na conversão de CO2, baixa eficiência dos materiais semicondutores e baixa adsorção de CO2 na superfície do material semicondutor, o que faz com que a eficiência dos processos fotoeletrocatalíticos seja relativamente baixa. Uma das alternativas para melhorar a eficiência destes processos seria a modificação superficial do material semicondutor utilizando as estruturas metal orgânico conhecidas como MOFs da sigla em inglês. Esta nova classe de compostos apresenta características únicas (elevada área superficial, densidade baixa, razoável estabilidade térmica e a possibilidade de modificação na superfície devido à porção orgânica no material) que permitem a sua aplicação em diferentes áreas, tais como armazenadores e separadores de gases, carregadores de fármacos e catalisadores heterogêneos, entre outras. Assim, pretende-se obter materiais semicondutores de TiO2 nanoestruturados e modificados com estruturas MOFs de Au@ZIF-8, Ru-BTC e UiO-66(Zr)-NH2 que sejam capazes de minimizar as limitações dos processos fotoeletrocatalíticos com boa seletividade, captura, armazenamento e catálise de moléculas de CO2 elevando assim a eficiência de conversão de CO2 a compostos de alto valor agregado.