Fotocatalisadores híbridos AuPd/g-C3N4 para a oxidação de CH4 em metanol em condições brandas

Resumo

O metanol é uma molécula plataforma na indústria petroquímica sendo usado na síntese de diversos insumos químico, além de possuir um papel essencial em diversos processos industrias de larga escala, como por exemplo na síntese do biodiesel através do processo de transterificação. Atualmente na indústria, o metanol é muitas vezes produzido a partir de gás de síntese (CO + H2) em altas temperaturas e pressões, um processo caro e que exige muita energia. A oxidação direta do metano a metanol pode ser uma alternativa mais sustentável e barata, alvo de diversos estudos nos últimos anos, uma vez que o gás natural (majoritariamente composto por CH4) é abundante e barato. Hutchings et al. publicou recentemente na revista Science resultados promissores para oxidação de CH4 em metanol, usando nanopartículas bimetálicas de Au/Pd como catalisador em condições brandas.Conforme Hutchings et al., a reação acontece por via radicalar com a ativação do metano e consequente reação com o peróxido de hidrogênio. O artigo ainda sugere que a eficiência da reação é fortemente afetada pela taxa de decomposição do H2O2, sendo favorecida pela melhor estabilização do H2O2 na superfície do catalisador. Nesse projeto nós propomos o uso do semi-condutor polimérico nitreto de carbono (g-C3N4) como suporte para as nanopartículas de Au/Pd. Os g-C3N4 são capazes de gerar H2O2 a partir de água, oxigênio e luz, evitando assim adição desse reagente indesejado para uso em larga escala, devido ao seu custo relativamente elevado e riscos associados. Além disso, os g-C3N4 são conhecidamente capazes de estabilizar o H2O2 em sua superfície, podendo assim favorecer a reação de oxidação do CH4 que ainda apresenta rendimentos muito baixos (<1%). Sendo assim, nós acreditamos fortemente que o fotocatalisadores híbridos nanopartículas AuPd/g-C3N4 serão capazes de produzir e estabilizar o H2O2 in situ e consequentemente favorecer a oxidação do CH4 em metanol, podendo assim levar a maiores rendimentos para essa importante reação.