Redução fotocatalítica de CO2 sobre heteroestruturas de g-C3N4/Nb2O5 a produtos com alto valor agregado utilizando luz visível

Resumo

Este projeto é proposto para a estadia de um ano da Dra. Kele Tatiane Gomes Carvalho no Catalonia Institute for Energy Research (IREC) no grupo "Energy Storage and Energy Harvesting" do departamento Advanced Materials for Energy Research, em Barcelona, sob supervisão da Dra. Teresa Andreu. O projeto visa explorar uma nova aplicação de um material promissor desenvolvido no projeto FAPESP nº 2015/12304-0, a heteroestrutura g-C3N4:Nb2O5, como fotocatalisador da redução de dióxido de carbono (CO2) em hidrocarbonetos com alto valor agregado. Os resultados gerais no referido projeto indicaram que este material é um catalisador muito ativo para a oxidação de diferentes poluentes sob luz visível e UV. No entanto, resultados preliminares recentes revelaram seu potencial para reações de redução nas mesmas condições. Portanto, o foco principal do presente projeto é investigar as propriedades deste material como fotocatalisador da redução de CO2 como meio de converter energia solar em uma forma química. Para este fim, será estudada uma série de heteroestruturas g-C3N4:Nb2O5, seguindo os materiais previamente desenvolvidos. Portanto, propomos investigar os parâmetros de síntese que influenciam sua fotoatividade na geração de CO, CH4 e outros produtos. A investigação dos parâmetros operacionais de reação, como intensidade e fonte de radiação, temperatura de reação, umidade, concentração de CO2, massa inicial do fotocatalisador, bem como a elucidação do mecanismo de reação também serão parte deste estudo. A experiência do grupo de pesquisa da Dra. Andreu em sistemas de foto(eletro)redução sólido/líquido e sólido/gás, bem como os benchmarks do grupo na reação de redução de CO2, são de fundamental importância para alcançar resultados de alto nível em um curto período. Além disso, os conceitos derivados deste estudo poderão ser transferidos posteriormente para as reações de foto-dissociação completa da água em hidrogênio e oxigênio, ou mesmo para a foto-oxidação de compostos orgânicos voláteis (COV).